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ISSN : 1229-6783(Print)
ISSN : 2288-1484(Online)
Journal of the Korea Safety Management & Science Vol.26 No.3 pp.39-49
DOI : http://dx.doi.org/10.12812/ksms.2024.26.3.039

Improvement of Fire Safety Management Plan in Response to Hydrogen Chloride Leak

Boohyun Baek*, Hasung Kong**
*Ph.D. Candidate Dept. of Fire Protection & Safety Engineering
**Professor, Fire and Disaster Prevention, Woosuk University
†Corresponding Author : Hasung Kong, Professor, Department of Fire and Disaster Prevention, WOOSUK UNIVERSITY, 443, Samrye-ro, Samrye-eup, Wanju-gun, Jeollabuk-do, E-mail: 119wsu@naver.com
June 25, 2024 September 12, 2024 September 30, 2024

Abstract

This study aims to propose an improvement of fire safety management plans for buildings, such as apartment complexes and schools, within a 10 km radius of industrial complexes. It utilizes an off-site consequence analysis program to reflect the toxic impact on national industrial complexes and surrounding areas. The ALOHA program was utilized to analyze the impact of toxicity due to a hydrogen chloride leak, a hazardous material. The results showed that the area with AEGL-2 and above ranged from 3.1 km to 10 km, the AEGL-3 area ranged from 1.9 km to 7.3 km. The ASET was measured to be between 3 and 24 minutes. Due to the impact of toxicity, it is necessary to prepare fire safety management plans for buildings, such as apartment complexes and schools that are within a 10 km radius from industrial complexes. These safety plans incorporate the hydrogen chloride risk assessment results, ASET, weather conditions, and coordination with the local community.
Toxicity, Fire safety management plan, ASET, Hydrogen chloride, Fire safety management buildings

염화수소 누출에 따른 소방계획서 개선방안

백부현*, 공하성**
*우석대학교 일반대학원 소방·안전공학과 박사수료
**우석대학교 소방방재학과 교수

초록

1. 서 론 

 소방계획서란 ｢화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률｣ 제24조에서 소방안전관리대상물의 화재예방, 소방시설점검, 피난계획, 훈련, 자체대응 등 예방, 대비, 대응 및 복구에 관한 안전규정을 말한다[1]. 특정소방대상물 중 소방안전관리대상물은 소방계획서를 작성하여야 한다. 염화수소(Hydrogen Chloride)는 사고대비물질 및 유해위험물질에 해당하며 규정량은 10,000kg이고 규정량 이상을 제조ㆍ취급 시설은 공정안전보고서 제출 대상이다. 10년간 화학물질 사고는 819건으로 누출 650건, 화재 60건, 폭발 66건, 기타 43건으로 누출사고 빈도가 가장 높다. 2023년도에도 염화수소 누출사고는 7건이 발생했다[2]. 2021 7월 17일 울산소재 케미칼업체에서는 옥외 염산저장탱크에서 약 5.5톤의 염산이 누출되어 발생한 염화수소로 약 300m 반경에 거주하는 주민 11명이 병원 진료를 받았다[3]. 케미칼업체에서 누출로 발생한 염화수소가 업체부지를 넘어 확산되었고 주민들은 신속한 대피가 이루어지지 않아 염화수누소 누출피해를 입었다. 현행 소방계획서는 화재에 대한 예방ㆍ대비ㆍ대응ㆍ복구하는 내용으로 내부에서 발생한 사고에만 집중하고 있지만, 국가산업단지 등에서 사고대비물질 또는 유해 화학물질 누출 등에 따른 외부의 영향에 대한 대비ㆍ대응ㆍ복구에 관한 사항은 소방계획서에 규정하고 있지 않아서 염화수소가 누출된 경우에 대한 예방ㆍ대비ㆍ대응을 간과하고 있는 실정이다. 따라서 사고대비물질 또는 유해위험물질을 저장하고 취급하는 시설은 주변에 미치는 영향이 크기 때문에 산업단지 주변 지역의 소방안전관리대상물은 화재·폭발 및 독성 등으로부터 안전을 확보하기 위한 소방계획서에 대한 논의가 필요한 실정이다.
 선행연구를 분석하면 마병철 외 3(2012)는 PHAST, ALOHA 및 K-CARM 프로그램을 활용하여 안전밸브 설치 지점으로부터 일정한 거리에서 염화수소농도를 예측하고 염화수소가 안전밸브를 통해 누출되는 양을 계산하여 누출지점으로부터 근로자들의 인명피해를 감소시키기 위해서는 염화수소와 같은 독성물질은 세정기(scrubber) 등을 통해 세정 후 안전하게 대기로 방출시킬 것을 제시하였다[4]. 신창현 외 3(2016)은 염화수소의 사고사례 통계분석을 통해 시설관리, 안전의식, 안전관리 시스템 의 구축을 제안하였다[5]. 박시환 외 1(2018)은 도로에서의 염화수소 탱크로리 누출사고를 해석하기 위해서는, 도로 폭, 길 어게, 횡단 경사를 포함한 기하구조 요소에 따른 유체의 흐름 매개변수에 의해 흐르며 노면에 존재하는 누출량에 의해 발생하므로 도로의 매개변수를 고려할 것을 제안하였다[6]. 김민욱(2018)은 KORA를 통하여 염화수소의 피해 영향변수들에 따른 장외영향분석을 하여 여름철이 피해 영향 범위가 크고 프로빗 분석법을 활용하여 노출 시간별 치사 한계농도를 도출하였으며, 방류벽이 설치되지 않았을 경우 골든타임에 해당하는 30분을 노출 시간과 안전거리는 3배 이상 되어야 함을 주장하였다[7]. 민병건(2018)은 10년 이상 된 공동주택의 소방안전관리는 자체점검실시자와 소유자의 종속관계 단절, 소방안전관리자 겸임 금지, 관계인의 정기적인 화재대응훈련 강화를 소방계획서에 반영할 것을 주장하였다[8]. 김상식 외 1(2020)은 아파트관리 주체가 소방계획서의 운영강화 및 활성화 방안으로 거주자의 참여의식 및 화재안전의식을 향상시켜서 화재로부터 안전한 주거 생활이 되도록 지도하고 아파트 거주자의 안전교육에 소방계획서의 활용성이 효과가 있음을 제시하였다[9].
 기존 선행연구는 염화수소의 누출에 따른 영향을 줄이기 위해 세정실시, 시설안전관리 시스템 구축, 누출지역의 환경과 매개변수 및 방류벽에 대한 연구가 활발하게 이루어졌다. 소방안전관리 대상물의 소방계획서는 자체점검, 소방안전관리자 겸임, 소방계획서를 활용한 소방안전교육에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 기존연구와 다르게 이 연구는 장외영향평가 프로그램을 활용하여 산업단지에서 취급하는 염화수소의 누출에 따른 산업단지 외부의 소방안전관리대상물에 미치는 독성 관심농도(Level of concern, LOC) 도달시간인 ASET(Available Safe Egress Time)을 측정하여 독성영향을 평가하고 그 결과를 소방계획서에 반영하여 소방안전관리대상물을 관리한다는 점에서 차별성이 있다.
 이 연구에서는 소방계획서에 반영되어야 할 사항을 규명하기 위하여 산업단지에서 사고대비물질이면서 유해위험물질인 염화수소의 누출에 대하여 실험하고자 한다. 장외영향평가 프로그램인 ALOHA(Areal Locations of Hazardous Atmospheres)를 이용하여 실험하고 장외영향 요소인 독성에 대한 영향을 규명하고 소방계획서에 포함될 사항을 제시하고자 한다.   
 

2. 이론적 배경 

2.1 소방계획서의 이론적 고찰 

 특정소방대상물 중 전문적인 안전관리가 요구되는 소방안전관리대상물의 사고는 재산피해와 피해 영향 범위가 넓어 사고를 사전에 방지하는 것이 중요하다. ｢화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률｣ 제24조에서 소방계획서 작성대상은 소방안전관리대상물로 정하고 있고 소방계획서의 작성자와 내용은 화재 예방법 시행령에서 규정하고 있다. ｢화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률 시행령｣ 제27조에서 소방계획서 내용은 다음과 같이 규정하고 있다. ① 위치ㆍ구조ㆍ연면적ㆍ용도 및 수용인원 등 일반 현황, ② 소방시설, 방화시설, 전기시설, 가스시설 및 위험물시설의 현황, ③ 화재 예방을 위한 자체점검계획 및 대응대책, ④ 소방시설ㆍ피난시설 및 방화시설의 점검ㆍ정비계획, ⑤ 피난층 및 피난시설의 위치와 피난경로의 설정, 화재안전취약자의 피난계획 등을 포함한 피난계획, ⑥ 방화구획, 제연구획, 건축물의 내부 마감재료 및 방염대상물품의 사용 현황과 그 밖의 방화구조 및 설비의 유지ㆍ관리계획, ⑦ 관리의 권원이 분리된 특정소방대상물의 소방안전관리, ⑧ 소방훈련ㆍ교육에 관한 계획, ⑨ 근무자 및 거주자의 자위소방대 조직과 대원의 임무에 관한 사항, ⑩ 화기 취급 작업에 안전조치 및 감독 등 공사 중 소방안전관리, ⑪ 소화에 관한 사항과 연소 방지에 관한 사항, ⑫ 소방안전관리에 대한 업무수행에 관한 기록 및 유지, ⑬ 화재발생 시 화재경보, 초기소화 및 피난유도 등 초기대응에 관한 사항, ⑭ 소방서장이 소방안전관리에 필요하여 요청하는 사항 14개 항목으로 규정하고 있다. 
 

2.2 연구모델 

 이 연구에서는 염화수소 누출에 따른 국가산업단지와 주변 지역의 독성영향에 대하여 시뮬레이션을 실시하고 그 위험성을 반영하여 소방계획서를 작성하고 적용하고자 한다. 누출사고에 따른 영향에 대하여 장외영향평가 프로그램인 ALOHA를 이용하여 독성에 대한 영향분석을 정량적으로 평가한다. 산업단지 주변의 소방안전관리대상물의 염화수소 누출에 따른 독성영향을 반영하여 외부의 유해 영향에 대응하기 위한 소방계획서를 작성하여 실행함으로써 소방안전관리대상물에 거주하는 재실자의 안전을 확보할 필요가 있다. 따라서 [Figure 1]과 같이 연구모델을 제시하고자 한다.   
 
 

2.3 염화수소의 물리ㆍ화학적 특성 

 유해위험물질 및 사고대비물질에 해당하는 염화수소는 비중은 1.17이고 증기 밀도는 1.64이다. AEGL(Acute exposure guideline level)-2가 22ppm으로 독성이 있으며 흡입할 경우 호흡기 궤양, 가슴 통증, 폐렴, 소화기관 화상, 소화기의 영구적인 조직파괴 및 사망에 이를 수 있다. 염화수소는 급성독성이 있어서 거주자 및 환경에 악영향을 미치며 염화수소의 물리ㆍ화학적 특징을 <Table 1>에 표시하였다.
 
 

3. 시나리오 구성 

3.1 화재, 폭발, 독성 시뮬레이션 프로그램 

 미국환경보호청 EPA(United States Environmental Protection Agency)와 국립해양기상청 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 개발한 ALOHA(Areal Locations of Hazardous Atmospheres) 프로그램을 사용하였다. ALOHA는 Gaussian 대기 확산 및 DEGADIS(Dense Gas Dispersion Model) 누출 모델을 이용하여 일반적인 경우와 공기보다 무거운 가스 또는 극저온 가스를 입력값으로 하여 물질별로 영향 범위를 산정한다. 따라서 ALOHA는 사고시나리오별 화재, 폭발, 독성물질 누출의 영향범위를 예측한 후 지도상에 피해 범위를 나타내어 비상 대응 계획 수립 등에 활용된다. ALOHA는 기상변수로 풍향, 풍속, 구름량, 온도, 습도, 대기안정도, 대기역전층 및 지표면 거칠기를 입력하고 누출원 변수는 Direct, Puddle, Tank, Gas Pipeline으로 총 4가지가 있다. Direct는 누출량을 알거나 다른 option을 사용하기엔 정보가 거의 없을 경우, Puddle은 화학물질이 액체 Pool을 형성했을 경우, Tank는 화학물질이 저장 탱크 안에서 누출되었을 경우, Gas Pipeline은 화학물질이 흐르는 가스배관이 파열된 경우에 선택한다. ALOHA 프로그램의 사용과 관련하여 각 변수의 선택은 ｢화학물질안전원지침(2021- 3호)의 사고시나리오 선정 및 위험도 분석에 관한 기술지침｣을 따라서 선정하였다. 풍속 또는 대기안정도를 확인할 수 없는 경우에는 풍속은 초당 3 m로, 대기안정도는 D로, 최악조건의 시나리오에 대한 영향범위를 분석할 때의 대기조건은 초당 1.5 m의 풍속으로 하고, 대기안정도는 F, 최악조건 시나리오 및 현지기상을 적용하지 않을 경우에는 대기온도 25℃, 대기습도 50%를 적용하고 지표면의 상태는 사업장이 위치한 지역의 지형적 특징을 고려하여 도시와 전원지형 중에 선택하여 사용하고, 누출되는 높이는 실제높이를 사용하거나 지표면 누출을 가정한다. 
 관련 시뮬레이션 프로그램은 KORA(Korea Off-site Risk Assessment Supporting Tool)프로그램은 화학물질안전원에서 개발하였고 누출, 화재, 폭발, 독성확산까지 정량적 위험성 평가가 가능하고 누출된 화학물질이 공기보다 가벼운 가스는 가우시안(Gaussian) 확산 모델을, 공기보다 무거운 가스는 SLAB 모델을 적용하여 계산한다. PHAST(Process Hazard Analysis Software Tool)프로그램은 DNV社에 의해 개발되었고 최초 누출에서 확산으로 이루어지는 잠재적인 사고의 진행 단계와 화재/폭발 독성에 의한 영향 평가가 가능하고 네덜란드의 Yellow Book, 미국의 EPA 규정, 영국의 HSE 규정 등과 같은 세계주요 각국의 법적 요구사항에 따를 수 있도록 구성되었다[10].
 2012년 9월 27일 발생한 구미 불산 누출사고의 실제 사고사례를 바탕으로 하여 KORA, ALOHA, PHAST 모델로 실험한 결과 ERPG-2 기준으로 KORA, ALOHA, PHAST 순서로 피해영향범위가 나타났고 PHAST가 타 모델에 비해 가장 큰 피해영향범위 결과를 보였고 KORA와 ALOHA가 실제 사고사례와 가장 유사한 결과를 보여주었다[11]. 또한, 환경부의 환경영향조사서와 비교하면 PHAST가 가장 보수적이고 ALOHA, KORA는 비슷한 결과를 보인다. PHAST는 유료이고 상대적으로 입력이 어려우며 구글 맵핑을 지원하지 않아 시인성이 떨어진다. KORA는 환경부 프로그램으로 무료이고 한글지원이 되어 편리하나 바람의 영향을 고려하지 못해 바람이 부는 방향으로도 피해영역이 원으로 산정된다. ALOHA는 무료이고 바람의 영향을 반영할 수 있다. ALOHA, KORA, PHAST는 모두 지형의 영향을 반영할 수 없다[12]. 따라서 실제사고 결과와 ALOHA, KORA는 비슷한 결과를 도출하였고 ALOHA는 풍향을 반영할 수 있지만 KORA는 풍향을 반영할 수 없어서 ALOHA 프로그램으로 독성영향을 평가하고자 한다. A 시 국가산업단지 주변의 주요 아파트단지와 중고등학교 분포를 살펴보면 유해위험물질 및 사고대비물질에 해당하는 염화수소 취급공장 F로부터 수평거리 0.75km에서 5km 범위에 대부분 포함되었다. 주요 아파트단지와 중고등학교 위치는 [Figure 2]에 나타내었다. 또한, 국가산업단지의 경계와 최단거리 아파트단지 A는 수평거리 0.75km, 아파트단지 C와 초등학교 B는 수평거리 0.9km 및 고등학교 D는 수평거리 1.9km의 거리에 위치하고 있다. 따라서 국가산업단지 주변의 아파트 및 학교의 관심농도 LOC(Level of concern)에 대한 독성평가를 ALOHA를 통해 실험한다. 
 
    

3.2 누출 사고시나리오

 염화수소 누출 사고시나리오의 변수는 ｢화학물질안전원지침(2021-3호)의 사고시나리오 선정 및 위험도 분석에 관한 기술지침｣을 반영하여 선정하였다. 누출 사고시나리오는 염화수소를 저장하는 유해위험물질의 Tank 파열로 염화수소가 누출되는 것으로 한다. 누출원 변수는 Direct, Puddle, Tank, Gas Pipeline 총 4가지 중 탱크파열로 염화수소가 누출되면 탱크와 주위 방유제에 염화수소가 형성되므로 Puddle 및 Tank 누출을 적용하였다. 염화수소는 유해위험물질에 해당하며 규정량은 10ton이므로 누출조건을 규정량의 0.5배, 2배, 10배인 5ton, 20ton, 100ton의 3종, 대기안정도는 A, D, F 3종으로 정한다. 대기의 안정도는 A 매우 불안정, B 불안정, C 약간 불안정, D 중립, E 약간 안정, F 매우 안정함으로 분류하는데 공기유동이 가장 활발한 경우, 공기유동이 보통으로 발생확률이 높은 경우, 공기유동이 가장 적은 최약조건인 경우를 실험하기 위하여 A 매우불안정, D 중립, F 매우안정인 경우를 적용하였다.
 피해 영향범위 평가를 위해 끝점은 AEGL-2 농도에 도달하는 점, 누출공 직경은 5cm, 대기 온도는 25℃, 상대습도는 50%, 풍속은 각각 1.5m/s, 3m/s, 5m/s 로 선정한다. 끝점농도, 누출공, 온도, 습도, 풍속은 화학물질안전원지침(2021-3호)의 사고시나리오 선정 및 위험도 분석에 관한 기술지침｣에 따라 선정하였다. 시나리오 1은 기온 25℃, 상대습도 25%, 풍속 1.5m/s, 대기안정도 F, 지표면 저항은 숲 또는 도시 상태에서 5ton이 누출된 최악 시나리오이다. 시나리오 2는 기온 25℃, 상대습도 25%, 풍속 3m/s, 대기안정도 D, 지표면은 저항은 숲 또는 도시 상태에서 5ton이 누출된 시나리오이다. 시나리오 3은 기온 25℃, 상대습도 25%, 풍속 3m/s, 대기안정도 A, 지표면은 저항은 숲 또는 도시 상태에서 5ton이 누출된 시나리오이다. 시나리오 4는 기온 25℃, 상대습도 25%,풍속 5m/s, 대기안정도 D, 지표면은 저항은 숲 또는 도시 상태에서 5ton이 누출된 시나리오이다. 같은 방법으로 시나리오 5, 6, 7, 8은 누출량이 20ton, 시나리오 9, 10, 11, 12는 100ton이 누출된 경우이다. <Table 2>에 사고시나리오 12가지에 따른 조건들을 정리하였다. 
 
 

3.3 입력변수 및 입력값 

 염화수소 누출량은 5ton, 20ton, 100ton의 3종, 대기안정도는 A, D, F 3종을 입력한다. 누출공의 대기온도는 25℃, 습도는 50%, 풍속은 각각 1.5m/s, 3m/s, 5m/s, 직경은 5cm로 입력한다. 현지 기상조건을 확인할 수 없거나 적용하지 않을 때는 최악조건 사고시나리오는 대기온도 25 ℃, 대기습도 50%, 풍속 1.5 m/s, 대기안정도 F를 적용하도록 되어 있다. 현실적으로 발생 가능성이 높은 사고시나리오는 대기온도 25 ℃, 대기습도 50%, 풍속 3 m/s, 대기안정도 D를 적용하도록 되어 있다. 따라서 대기온도 25 ℃, 대기습도 50%, 풍속 1.5 m/s에서 대기안정도 F, 풍속 3 m/s에서 대기안정도 D를 기본값으로 입력하였다. 그 밖의 사고시나리오는 풍속 5m/s, 대기안정도 D 및 풍속 3m/s, 대기안정도 A는 일반적으로 발생 가능성이 높은 풍속 3m/s, 대기안정도 D인 풍속 3m/s에서 가장 불안정한 대기상태인 A 영향을 비교하기 위해 풍속 3m/s, 대기안정도 A를 입력한다. 지표면 거칠기는 국가산업단지이고 주변이 도심이므로 도심 또는 숲, 풍향은 동남동풍이 유입되므로 동남동풍을 입력한다. 끝점은 자동으로 입력된다. 
 

3.4 평가 기준 

 독성평가는 EPA에서 정한 화학물질 누출 또는 재난에 의해 시민 노출에 대한 가이드 라인 AEGL-2 농도를 적용한다. AEGL-1은 불쾌감 및 자극을 느끼지 않는 최고 농도로 장해 초래 없이 노출이 중단되면 가역적으로 회복되는 농도를 말한다. AEGL-2는 비가역적 및 지속적 역건강 효과, 피난 능력에 장애를 줄 수 있는 농도를 말한다. 일반 시민의 노출에 대한 가이드라인이 AEGL-2 농도이므로 ALOHA 프로그램으로 실험하여 특정 지역의 유해위험물질 또는 사고대비물질의 농도가 AEGL-2에 도달하는 시간을 ASET(Available Safe Egress Time)으로 산정한다. AEGL-3는 염화수소의 영향범위에 60분 동안 노출 될 경우 생명에 지장을 주거나 사망할 수 있는 농도를 말한다.   
 

4. 실험결과 및 논의

4.1 실험결과 

 유해위험물질 및 사고대비물질에 해당하는 염화수소의 12가지 사고시나리오에 대한 독성 영향범위의 실험결과를 <Table 3> 내지 <Table 5>에 나타내었다
 <Table 3>은 염화수소의 누출량, 풍속, 대기안정도, 대기습도 50% 및 대기 온도 25℃에서 12가지 사고시나리오에 대한 독성을 AEGL-1, 2, 3의 농도별 영향범위를 측정한 결과이다.
 <Table 4>는 염화수소 취급시설로부터 가장 가까운 아파트단지 A는 수평거리 0.75km, 아파트단지 C와 초등학교 B는 수평거리 0.9km 및 고등학교 D는 수평거리 1.9km의 거리에 위치하고 있다. 따라서 수평거리 0.75km, 0.9km 및 1.9km의 거리에서 건축물 외부의 관심농도 LOC(Level of concern) 도달시간인 ASET을 측정한 결과이다. <Table 5>는 동일한 조건에서 건축물 내부의 관심농도 LOC 도달시간을 측정한 결과이다. 
 
 
 

4.2 논의 

4.2.1 독성

 AEGL-2의 농도의 범위는 3.1km 이상 10km 이하로 나타났으며 AEGL-3의 농도의 범위는 1.9km 이상 7.3km 이하로 측정되었다. 관심농도(LOC)의 범위는 염화수소의 누출량, 풍속에 반비례하고 대기안정도에는 비례하는 것으로 분석되었다. 12가지 사고시나리오의 AEGL-3 이상의 영향 범위가 1.9km 이상 7.3km 이하에 해당하므로 [Figure 3]에서 처럼 수평거리 0.75km, 0.9km 및 1.9km의 거리의 아파트단지 및 학교는 재실자가 사망할 수 있는 지역으로 분석된다. AEGL-2 이상의 영향 범위가 3.1km 이상 10km 이하로 분석되어 염화수소 취급시설의 내부뿐만 아니라 주변 지역으로까지 확대되었다. 발생 가능이 큰 시나리오 6, 10에 따른 독성 영향 범위를 [Figure 4]에 나타내었다. 따라서 수평거리 0.75km, 0.9km 및 1.9km의 범위에 존재하는 아파트단지 및 학교는 산업단지에서 염화수소가 누출되어 아파트단지 또는 학교에 독성영향을 미치므로 소방계획서에 위험성평가 사항 및 비상대응계획을 수립할 필요가 있는 것으로 분석된다.
 
 
 [Figure 4] (a)는 누출량 20ton, 풍속 3m/s, 대기안정도 D, 대기습도 50% 및 대기온도 25℃인 시나리오 6에 대한 독성을 AEGL-1, 2, 3의 농도별 영향범위를 표시한 것이다. [Figure 4] (b)는 동일한 조건의 시나리오 6의 AEGL-1, 2, 3 농도별 영향범위를 지도위에 표시한 것이다. [Figure 4] (c)는 누출량 100ton, 풍속 3m/s, 대기안정도 D, 대기습도 50% 및 대기온도 25℃인 시나리오 10에 대한 독성을 AEGL-1, 2, 3의 농도별 영향범위를 표시하였고 [Figure 4] (d)는 동일한 조건의 시나리오 10의 AEGL-1, 2, 3 농도별 영향범위를 지도위에 표시한 것이다. 
 

4.2.2 염화수소 LOC 도달시간

 A 시 국가산업단지의 염화수소 취급시설로부터 가장 가까운 아파트단지 A는 수평거리 0.75km, 아파트단지 C와 초등학교 B는 수평거리 0.9km 및 고등학교 D는 수평거리 1.9km의 거리에 위치하고 있다. 따라서 수평거리 0.75km, 0.9km 및 1.9km의 거리에서 ASET을 분석하고자 한다. 누출지점으로부터 수평거리 0.75km에서 끝점인 AEGL-2 이상의 농도에 도달하는 시간이 실외는 3분 이상 10분 이하, 실내는 4분 이상 17분 이하로 분석되었다. 수평거리 0.9km에서는 실외가 3분 이상 12분 이하, 실내는 5분 이상 15분 이하로, 수평거리 1.9km에서는 실외가 5분 이상 24분 이하, 실내는 10분 이상 34분 이하로 나타났다. 관심농도(LOC)의 도달시간인 ASET은 염화수소의 누출량과 풍속에 반비례하고 대기안정도에 비례하였다. 따라서 12가지 사고시나리오에 따른 수평거리 0.75km에서 ASET은 3분에서 10분, 수평거리 0.9km에서 ASET은 3분에서 10분, 수평거리 1.9km에서 ASET은 5분에서 24분으로 평가되었다. ASET이 풍속과 대기안정도에 영향을 많이 받으므로 기상 상황을 반영하여 소방계획서에 비상대응계획을 수립할 필요가 있다. 발생 가능성이 큰 사고시나리오 6, 10을 누출지점으로부터 수평거리 0.75km, 0.9km 및 1.9km 위치에서 AEGL-2 농도에 이르는 시간 곡선을 [Figure 5]에 나타내었다.
 
 
 [Figure 5] (a)는 누출량 20ton, 풍속 3m/s, 대기안정도 D, 대기습도 50% 및 대기온도 25℃인 사고시나리오 6에 대한 독성을 0.75km 지점에서 AEGL-1, 2, 3의 농도에 이르는 시간 곡선으로 표시한 것이다. [Figure 5] (b)는 사고시나리오 6에 대한 독성을 0.9km 지점에서 AEGL-1, 2, 3의 농도에 이르는 시간 및 [Figure 5] (c)는 사고시나리오 6에 대한 독성을 1.9km 지점에서 AEGL-1, 2, 3의 농도에 이르는 시간을 표시하였다. [Figure 5] (d)는 누출량 100ton, 풍속 3m/s, 대기안정도 D, 대기습도 50% 및 대기온도 25℃인 사고시나리오 10에 대한 독성을 0.75km 지점에서 AEGL-1, 2, 3의 농도에 이르는 시간 곡선으로 표시한 것이다. [Figure 5] (e)는 사고시나리오 10에 대한 독성을 0.9km 지점에서 AEGL-1, 2, 3의 농도에 이르는 시간 및 [Figure 5] (f)는 사고시나리오 10에 대한 독성을 1.9km 지점에서 AEGL-1, 2, 3의 농도에 이르는 시간 곡선이다. 
 

4.3 논의에 따른 개선방안 

 염화수소의 독성 대한 실험분석에 따른 개선방안은 다음과 같다.
 첫째, 염화수소 취급공장 F 내부를 벗어나 누출지점으로부터 수평거리 10km를 초과하는 지역의 끝점이 AEGL-2 농도 이상으로 확인되어 수평거리 10km 이하의 소방안전관리대상물은 소방계획서에 위험성평가를 반영한 비상대응계획의 수립이 필요하다. ｢화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률 시행령｣ 제27조 예방규정은 위험성평가를 규정하지 않고 있는 실정이다. ｢산업안전보건법｣ 제49조의2의 공정안전보고서, ｢화학물질관리법｣ 제23조의 화학사고예방관리계획서 및 ｢고압가스안전관리법｣ 제11조의 안전성향상계획서에서는 위험성평가를 규정하고 있다. ｢소방시설 설치 및 관리에 관한 법률｣ 제3조의 성능위주설계에도 화재위험성평가를 규정하고 있는 실정이다. 따라서 산업단지로부터 10km 이하에 존재하는 아파트, 학교 등 소방안전관리대상물은 소방계획서에 산업단지에서 유해위험물질 또는 사고대비물질의 누출에 따른 독성 등에 대한 위험성평가를 실시하고 그 결과를 소방계획서에 반영하여 소방안전관리대상물의 안전관리를 향상할 필요가 있다. 따라서 소방안전관리대상물 주위에 존재하는 염화수소 저장시설에서 누출사고 빈도와 사고발생시 피해의 심각성을 고려하여 위험성을 가, 나, 다 등급으로 분류하여 가 또는 나 등급으로 평가되면 거주자에 대한 비상경보, 피난대책, 주민 소산계획 등에 대한 사항을 소방계획서에 반영하고 훈련 및 교육을 실시할 필요가 있다. 가로축에 누출사고빈도인 사고시나리오별 시설 빈도별 점수를[13] 산정하고 세로축에 ALOHA 시뮬레이션에서 독성 영향범위 안의 거주자와 영향거리 합별 점수를 사고영향 피해로 적용하여 행렬의 합으로 위험성을 판단한다.
 둘째, 염화수소 누출지점으로부터 수평거리 0.75km, 0.9km, 1.9km에서 ASET이 각각 3분에서 10분, 3분에서 10분, 5분에서 24분으로 평가되었다. ASET이 짧고 ASET이 풍속과 대기안정도에 영향을 많이 받으므로 소방안전관리대상물의 외부영향에 대한 소방계획서상의 피난계획 등은 기상 상황을 반영하여 수립할 필요가 있다. 따라서 ALOHA 시뮬레이션을 실시하여 ASET을 산정할 수 있으므로 PATHFINDER 등의 피난시뮬레이션을 통해 RSET를 산출하면 ASET과 RSET을 비교하여 피난안전성을 평가할 수 있다. ASET〈 RSET인 경우 피난안전성이 확보되지 않으므로 소방안전관리대상물에 대피소, 피난안전구역 설정 및 피난훈련 사항을 소방계획서에 반영할 필요가 있다.
 마지막으로 산업단지로부터 유해위험물질의 독성의 영향을 받는 것으로 확인되어 지역사회와의 공조계획이 요청된다. 지방자치단체의 염화수소 누출에 따른 화학사고대응계획과 화학사고예방계획서와 동일하게 지역사회와의 공조, 피난소 정보 및 유해위험물질 누출 정보전달 체계 등의 사항을 소방계획서에 반영되어야 할 필요가 있다.   
 

5. 결 론 

 이 연구는 국가산업단지에서 제조ㆍ저장ㆍ취급하는 염화수소의 누출에 따른 산업단지와 주변 지역의 독성의 영향에 대하여 실험한 것이다. 장외영향평가 시뮬레이션을 통해 도출한 결과는 다음과 같다.
 첫째, AEGL-2 이상인 지역이 3.1km 이상 10km 이하로 나타났으며 AEGL-3의 범위는 1.9km 이상 7.3km 이하로 측정되었다. AEGL-3 이상의 영향 범위가 1.9km 이상 7.3km 이하에 해당하므로 수평거리 0.75km, 0.9km 및 1.9km의 거리의 아파트단지 및 학교가 사망할 수 있는 지역으로 분석되었다. 따라서 염화수소 누출지점으로부터 수평거리 10km 이하의 아파트단지, 학교 등 소방안전관리대상물은 소방계획서에 위험성 평가를 반영하여 소방안전관리를 향상할 필요가 있다.
 둘째, 염화수소 누출지점으로부터 수평거리 0.75km, 0.9km, 1.9km에서 ASET이 각각 3분에서 10분, 3분에서 10분, 5분에서 24분으로 측정되었고 ASET이 풍속과 대기안정도에 영향을 받았다. 따라서 소방안전관리대상물의 외부영향에 대한 소방계획서상의 피난계획 등은 ASET과 기상 상황을 반영하여 수립할 필요가 있다.
 마지막으로 산업단지로부터 유해위험물질의 독성의 영향을 받는 것으로 확인되어 지역사회와의 공조계획이 요청된다. 소방계획서에 화학사고예방계획서와 동일하게 지역사회와의 공조, 피난소 정보 및 유해위험물질 누출 정보전달 체계 등의 사항을 반영하여 아파트단지, 학교 등 소방안전관리대상물의 안전관리가 필요하다.
 ｢소방시설 설치 및 관리에 관한 법률｣ 제3조의 성능위주설계에도 화재위험성평가를 규정하고 있고 규모가 큰 소방안전관리대상물인 소방안전 특별관리 시설물에 대해서도 ｢소방안전 특별관리시설물 화재예방안전진단 세부 절차 및 평가방법 등에 관한 규정｣ 제7조에서 화재위험성평가 실시 할 것을 규정하고 있다. 따라서 나머지 소방안전관리대상물에도 화재 등 내부 위험과 염화수소 등 사고대비물질 누출사고의 외부 위험에 대한 화재위험성평가를 자율적으로 적용하여 안전관리 효과를 평가하고 효과가 입증되면 소방안전과리대상물 전체로 확대하면 충분할 것으로 판단된다.
 이 연구에서는 소방안전관리대상물의 안전관리가 재난 및 안전관리기본법에 규정한 내용까지 확대되므로 재난관리와 소방안전관리에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

Figure

Table

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