밖에서 가스가 안 나왔다고, 탱크 안도 안전할까요?: PCA 드리더 탱크 폭발사고

30초 요약

2017년 2월 8일 약 11시 05분, 미국 루이지애나주 PCA DeRidder 제지공장에서 오염 응축수 탱크가 폭발했습니다. 협력업체 근로자 3명이 사망하고 7명이 다쳤습니다. 작업자들은 탱크 자체가 아니라 그 위의 물 배관과 지지 구조물을 수리하고 있었습니다.

CSB는 탱크 안에 공기와 가연성 증기가 섞여 폭발성 분위기가 형성됐고, 위쪽의 화기작업이 유력한 점화원이라고 판단했습니다. 정확한 점화원은 확정하지 못했습니다. 작업 배관에서 가연성 가스가 검출되지 않았어도 인접 용기 내부까지 안전해지는 것은 아닙니다.

작업 배경과 사고 경위

공장은 2월 5일 정기보수를 시작했습니다. 오염 응축수 탱크를 직접 정비할 계획은 없었고 액체도 모두 비우지 않았습니다. 직원들은 탱크 위 기상부에 주로 비응축성가스와 수증기가 있어 연소할 만큼의 공기가 없다고 생각했습니다.

수리 대상은 탱크 위를 지나는 물 배관이었습니다. 배관이 지지대에서 움직이면서 연결부가 갈라져 누수가 생겼고, 앞서 임시 보수를 한 상태였습니다. 정기보수에서는 배관을 제자리로 옮기고 균열을 수리한 뒤 다시 미끄러지지 않도록 가이드를 용접할 계획이었습니다.

2월 7일 운전 측은 물 배관 계통의 밸브를 닫고 잠갔습니다. 작업자들은 플랜지를 분리해 배관을 옮겼습니다. 분리된 탱크 쪽 밸브의 열린 끝에는 블라인드 플랜지 같은 확실한 격리 장치를 설치하지 않았습니다. 이 날의 배관 이동 작업에는 용접이 필요하지 않았습니다.

2월 8일 아침에는 배관 안과 주변 작업대의 가연성 분위기를 측정했습니다. 이곳에서 가연성 가스가 나타나지 않아 약 08시에 화기작업 허가가 발행됐습니다. 그러나 허가서의 검토 범위에 가까운 응축수 탱크 내부의 폭발 위험은 포함되지 않았습니다.

사고 무렵에는 배관 이동과 균열 수리가 끝났고 지지 가이드 용접을 마무리하는 단계였습니다. CSB는 사고 순간의 정확한 동작을 모두 확정하지 못했지만, 공정 압력 기록의 급격한 변화와 목격 진술은 약 11시 05분의 폭발 시각과 일치했습니다.

폭발하면서 탱크가 바닥에서 분리돼 약 375ft를 날아갔습니다. 탱크는 6층 높이 구조물 위를 넘어 다른 공정 설비에 떨어졌고 주변 배관랙과 설비가 손상됐습니다. 지상에서 화기작업을 감시하던 근로자도 부상을 입었습니다.

설비·작업 원리

제지 공정의 비응축성가스 NCG 계통은 공정에서 발생한 가스를 모아 처리합니다. 오염 응축수에는 물만 있는 것이 아니라 휘발성 성분이 섞일 수 있습니다. 이 탱크에서는 테레빈유가 물 위에 별도의 층을 만들 수 있었고, CSB는 사고 전 상당 기간 제거되지 않아 축적됐을 가능성을 제시했습니다.

가연성 증기가 너무 짙고 산소가 부족한 상태와, 공기가 섞여 연소 가능한 상태는 다릅니다. 정상운전 중의 조성이 정지·냉각 뒤에도 그대로 유지된다고 가정하면 위험을 놓칠 수 있습니다. 연료 증기와 공기의 비율이 바뀌는 경로를 살펴야 합니다.

탱크의 압력·진공 완화장치는 낮아진 내부 압력을 완화하기 위해 공기를 들일 수 있었습니다. 정상 액위 변화에 따른 압력 변동뿐 아니라 정지 후 냉각과 응축도 내부 압력을 낮춥니다. 탱크를 외부 배관에서 분리해도 이런 장치가 공기 유입 경로로 남을 수 있습니다.

CSB는 공기 유입과 냉각으로 탱크 기상부가 폭발 범위에 들어갔다고 판단했습니다. 계통 안에 무엇이 남는지, 정지하면 온도와 압력이 어떻게 변하는지, 진공을 막는 장치가 무엇을 들여보내는지까지 검토해야 합니다. 물이 담긴 탱크라는 명칭만으로 가연성 위험을 배제할 수 없습니다.

가스 측정값은 측정 위치와 시점의 상태를 보여줍니다. 물 배관 안이나 작업대에서 얻은 값은 탱크 내부 기상부의 값이 아닙니다. 서로 연결됐거나 인접한 설비라도 차단·환기·온도와 잔류물 조건이 다르면 분위기가 달라집니다. 측정 범위는 허가서의 작업 이름보다 넓게 검토할 필요가 있습니다.

탱크 안을 알아보려고 해치를 임의로 여는 것도 해법이 아닙니다. CSB는 보고서에서 내부에 가연성 분위기가 있을 가능성이 있으면 퍼지·불활성화 같은 확립된 방법으로 위험을 제거해야 한다고 설명했습니다. 샘플링 방법 자체가 증기 노출이나 점화 위험을 늘리지 않도록 설계해야 합니다.

밸브 닫힘과 배관 분리는 유체 이동 경로를 줄이지만, 열린 끝을 확실히 막는 조치와 동일하지는 않습니다. 이 사고에서 탱크 쪽 밸브는 회수되지 않아 그 상태를 직접 확인할 수 없었습니다. CSB는 블라인드를 설치하지 않은 점을 기록했지만 특정 밸브 누출을 유일한 점화 경로로 단정하지 않았습니다.

위험 제거와 폭발 피해 완화는 다른 설계 과제입니다. CSB는 공기가 들어올 필요를 줄이는 탱크 설계, 폭발성 분위기 형성을 막는 시스템, 폭발을 피할 수 없을 때 압력을 방출하는 방호를 단계적으로 검토했습니다. 경보가 울리면 작업자가 피한다는 계획만으로 용기가 날아가는 위험을 충분히 다루기는 어렵습니다. 선택한 방호는 실제 운전·정지 조건 모두에서 기능해야 합니다.

공정안전 검토에서는 가연성 물질의 양뿐 아니라 생길 수 있는 상태를 살펴야 합니다. 응축수 탱크는 이름과 주성분이 물이어도 액면 위에 가연성 성분이 모이고 기상부에 증기를 만들 수 있습니다. 액체를 모두 비우지 않은 채 냉각하거나 기체를 빨아내던 장치를 정지하면 평상시와 다른 조성이 됩니다. 이 변화를 정기보수 준비 단계의 위험성평가에 넣어야 합니다.

보고서에 제시된 압력진공완화장치는 압력이 수주 6인치에 이르면 증기를 내보내고, 음압이 수주 6인치에 이르면 공기를 들이는 구조였습니다. 이 장치의 압력 보호 기능이 정상이어도 유입 공기가 가연성 증기와 섞이는 위험은 남습니다. 압력 보호와 폭발성 분위기 예방을 함께 검토해야 하는 이유입니다.

공개 사실 시간표와 조사 결과

CSB는 NCG 계통에 대한 공정위험성 분석이 없었고, 탱크를 어느 운전 조직이 책임지는지도 명확하게 정리되지 않았다고 지적했습니다. 법규가 직접 요구하는 공정에만 PSM을 적용하면 그 밖의 연결 설비에 남은 폭발 위험을 놓칠 수 있다는 판단이었습니다.

PCA에는 NCG 계통 전체에 공정안전 관리 요소를 적용하고 폭발방지·폭발방호, 기능안전과 교육을 강화하라는 권고가 내려졌습니다. 하나의 작업허가 절차만 강화하는 대신 설비 설계와 운전 관리에서 위험을 줄이도록 한 것입니다.

CSB는 2001년 Motiva 탱크 폭발 조사에서 제시했던 대기압 탱크의 PSM 적용 권고도 OSHA에 다시 강조했습니다. 두 사고는 탱크 위 화기작업과 내부 가연성 증기가 만났다는 점에서 연결됩니다. 외부 작업이어서 용기 내부 위험을 검토 대상에서 빼는 판단이 반복된 것입니다.

PCA에 대한 권고는 폭발방지와 폭발방호를 각각 해당 표준에 따라 검토하고 안전계장시스템의 설계부터 운전·정비까지 기능안전 수명주기를 적용하도록 했습니다. 정기적으로 교육하라는 권고에도 NCG 위험과 화기작업 허용 조건이 들어 있습니다. 단순히 화기허가서 작성 교육을 반복하기보다, 왜 물 배관 옆 탱크까지 검토해야 하는지 작업자가 이해하도록 하는 내용입니다.

인접 설비의 위험을 전달하려면 작업 요청 단계부터 운전 조직이 참여해야 합니다. 배관 수리를 요청한 사람이 알고 있는 누수 위치와, 탱크 운전 조직이 알고 있는 잔류물·온도·압력 조건을 연결합니다. 수리팀에게 탱크 위험이 전달되지 않았다면 측정자가 허가서에 적힌 배관만 검사할 수 있습니다. 허가서 발급 전 설비 경계를 함께 확인하는 절차가 이런 간격을 줄입니다.

피해와 비상 대응

탱크가 날아가며 생기는 충격은 용접 위치에만 머물지 않았습니다. 배관랙과 주변 구조물이 파손돼 다른 위치의 근로자도 영향을 받았습니다. 화기작업 구역을 정할 때 불티가 닿는 거리만 보는 대신 인접 용기의 폭발과 비산까지 살펴야 합니다.

대피에도 문제가 있었습니다. CSB 보고서에 인용된 OSHA 지적에 따르면 일부 직원은 한 시간 넘게 대피하지 못했고 협력업체 인원 확인이 이뤄지지 않았으며 일부 전화가 작동하지 않았습니다. 정기보수 때 늘어난 외부 인원도 비상계획에 포함돼야 합니다.

출입 인원 명단은 평상시 사원 명단과 다릅니다. 어느 작업팀이 어느 설비 옆에 있는지, 집결지에서 누가 대조하는지, 연락 수단이 고장 나면 무엇으로 대체하는지를 정기보수 시작 전에 정해야 합니다. 화기작업 허가를 종료하는 절차와 사고 후 인원을 확인하는 절차도 서로 연결해야 합니다.

우리 현장 확인 질문

국내 현장 적용

현재 국내 유사 작업의 기준은 산업안전보건기준에 관한 규칙 고용노동부령 제450호(시행 2026-03-02)입니다. 아래 내용은 현재 작업에 적용할 기준이며 사고 당시의 위법 판단은 해당 사건의 조사·재판 결과를 따릅니다.

제239조는 위험물이 있어 화재·폭발 우려가 있는 장소 또는 그 상부에서 불꽃·아크·고온을 발생시킬 우려가 있는 화기와 공구 등의 사용을 금지합니다. 화기작업 허가는 금지 조건을 면제하지 않습니다.

제241조는 가연성물질이 있는 장소의 화재위험작업에서 절차, 위험물 현황, 가연물 방호, 소화기구, 불티 비산방지, 환기와 피난교육 등을 규정합니다. 작업 전 확인과 현장 서면 게시, 용접방화포의 성능인증 조건도 현행 원문에서 확인합니다.

제278조는 화학설비를 분해하거나 내부 작업을 하는 개조·수리·청소에서 작업책임자, 위험물·고온 증기 누출 방지와 가연성 가스·증기 농도 측정을 규정합니다. 실제 작업 범위가 이 조문의 조건에 해당하는지 먼저 확인합니다.

참고 자료

• CSB · PCA DeRidder, 2017-03-I-LA, 2018, pp.8–9,19–30,88–89
• 산업안전보건기준에 관한 규칙 · 현행

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