최근 LPG 및 도시 가스 사용·저장시설의 중대사고사례 분석 결과에 따른 사회적 위험성 평가에 관한 연구

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년

Theories and Applications of Chem. Eng., 2002, Vol. 8, No. 1

고재선, 김효

서울시립대학교 화학공학과

Societal Risk Assessment for the Serious Accidents Resulted from LPG ＊City Gas Usage and Storage Facilities

Ko Jae-Sun, Kim Hyo

Department of Chemical Engineering University of Seoul

서론

오늘날 선진국에서는 산업시설 그리고 지역사회가 잠재적인 위해 산업의 사고에 대한 on site 및 off site의 피해 심각성에 대한 평가와 이에 대한 적절한 대책을 강구하고 있다. 특히 국내에서도 지역사회(Off Site)에 대한  Societal Risk이 부각되고 있으며 제반 이러한 문제성을 해결하기 위하여 위해 분석과(Hazard Analysis) 위험성 평가(Risk Assessment) 등의 방법에 의하여 기술적인 해석의 구체화(F-N Curve)가 이루어 져야 하며 결과적으로 Response Planning System을 갖춤으로서 지역내 산업시설의 위험도에 따른 토지 이용규제 계획에 적극 적용되어져야 할 것이다.

본론

Ⅰ. Societal Risk F-N Curve

1-1.  사회적 위험 F-N곡선 계산을 위한 일반절차

Figure 1.1 F-N Curve Calculation Plot

1-2. F-N Curve

- 위험설비로부터의 societal risk는 중요 사고로 인해 수반될 수 있는 사망자수 N과 N이란 사망자가 일어날 것으로 예상되는 확률 f사이의 관계로써 표현된다.

- f와 N 사이의 관계 그리고 N 또는 보다 많은 사상자를 낼 수 있는 사건들의 누적 빈도인(Cumulative frequency) F를 포함한 대응관계(Corresponding Relationship)는 일반적으로 log-log 좌표에 의해서 그래프형태로 나타내진다.

Table 2.1. Intial Considerable Articles ＊ Consequency of Quantified Risk Assessment

Intial Considerable Articles
1	계획된 설비의 인근에 있는 부지 사용들과 모순성 확인
2	거주 주민에 부과될 개인위험수준추정에 의해 거주주민의 분류와 계획된 공장의 신설시 상호타협점 모색.
3	중대 위험 평가단(MHAU)의 RI(□Risk Integral") 수행 · □최악의 경우□사건의 가능성과 결과의 분석. · 부지사용 계획의 Societal Risk 양상을 초기단계에서 검토 및 많은 사례를 통해 비상시 대응책 고 려.
Consequency of Quantified Risk Assessment
Classification		Content (cpm : chance per million)
Inner Zone		개인 위험이 년 간 100만 분의 10 (10 cpm)보다 큰 지역, 일반적으로 소규모나 평범한 산업개발과 다른 소규모 개발 및 모든 개발을 금하도록 권고
Middle Zone		개인위험이 1cpm ∼ 10cpm 이내 또는 개발이 zone경계를 걸쳐 있을 때 개발은 각각의 장점에 대해 고려.
Outer Zone		개인위험이 0.3cpm이상 1cpm 이내, 공공의 또는 민감한 (Institutional or Sensitive) 개발은 위치에 관계없이 개발 금지 및 대규모 쇼핑, 레저 개발을 금하도록 권고.

Ⅱ. 최근 10년간 가스 사고 사례 분석

2-1.  1991-2000 년 동안 발생한 사망사고의 누적빈도와 가스 사고 수

Table 2.1 Number of Gas Accidents per Number of Deaths ＊ Injury

Classification			Gas Accidents per Number of Deaths
91-00	2854	Death	221	53	17	8	3	2	0	0	0	0	-
		Serious-I	509	280	130	58	29	31	8	13	4	1	13
		Slightly-1	162	85	34	21	12	10	7	0	2	3	16

Table 2.2 Cumulative Frequency to Number of Gas Accidents

Classification			Gas Accidents per Number of Deaths
yr 91-00	Total event	Total Deaths Events	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	10>
Frequency / Years			22.1	5.1	2.13	1.33	0.026	0.022	0.019	0.016	0.014	0.013	0.012
Events Frequency ≥ n Deaths			30.8	8.682	3.582	1.452	0.122	0.096	0.074	0.055	0.039	0.025	0.012

2-2. 1991-2000 발생한 가스 사고의 F-N 통계 플롯

Figure 2.1 Plot of F-N Curve

Ⅲ. F-N 곡선의 적용 계산사례

Table 3-1. Application Equation of Algebraically-Based Examples of f-N and F-N Plots

Materials		Accident Type	Frequence (cpm)/yr	Application Equation ([eqn: N] : Fatality Numbers: person / [eqn: A] : Area )	ARI Safety Criteria limit	Acceptable Population (person)
Flammability	LPG	Transportation BLEVE	2.9	[eqn: F(Nmax){} * { Nmax}^{2 }]	10000	59
Toxic	Chlorine (25T)	Release	2.0×10-2	[eqn: 0.5{}*f(Nmax){} * { Nmax}^{3 }]	10000	79

결론

1. 국내 사고사례(1991-2000)를 통하여 적용된 F-N Curve 결과 1-3명사이의 사망자를 낸 년간 발생 빈도(Average)  및 누적 빈도(Average)가 9.78 및 14.4로서 가장 높았으며, 누적빈도 계산시 표현된 na라는 표시는 통계를 사용할 수 없음과 1-5명의 사망자를 낸 집단은 통계를 사용할 수 있는 년도에서 도출 된 평균빈도를 사용하여 계산하였음.(10년간 사고통계를 기준으로 평균한 사고 한 건당 사망 확률은 0.13)

2. 위험지역(RCC)에서 사전 안전성 평가의 도구로서 사용된 사고발생확률산정(Accident Occurrence Probability)은 지역 내 위해·위험시설의 수용여부를 검토할 수 있는 중요한 위험 기준(Risk Criteria)으로서 타당성을 가짐.

2.  Societal Risk Assessment를 위해 계산된 Death Occurrence Probability을 적용함으로서 나타난 각각의  위험수치(Severity)는 현행 포괄적 안전거리(Safety Distance)와 함께 위해·위험시설과 그 인근의 주거지역이나 공공시설사이를 어떻게 격리 수용(Buffer Zone)되어야 하는지를 다루는 토지 이용규제의 이론치로 활용할 수 있음.

3. 또한 국내실정에 알맞은 위해·위험시설에 대한 화재, 폭발, 독극물 누출의 사고자료 에 대한 자료축적을 지속하고 파라미터를 산출함으로서 위험성분석의 정확성이 더욱 제고될 수 있음.

4. 앞으로 유해, 위험시설의 법적인 규제치를 고려함과 동시에 피해를 최소화시킬 수 있는 방호시설의 유무 및 주변상황과 이를 바탕으로 한 시뮬레이션을 통해 유연성 있는  유해시설의 위치를 결정 해야함.

참고문헌

1. Hirst, I L ; Risk Assessment - A note on F-N curves, expected numbers of fatalities, and weighted indicators of Risk, Journal of Hazardous Materials 57, 1998.

2. Haastrup, P ; Rasmussen, K; A Study of F-N curves for accidents involving highly flammable gases and some toxic gases, Trans IChemE, 72B,  205-210, November 1994.

3. UK Health ＊ Safe쇼 Executive and AEA Technology plc; MHIDAS : Major Hazard Incident Data Service, 1986, plus updates to 1994.

4. Risk Criteria for Land Use Planning in the Vicinity of Major Industrial Hazard, health ＊ Safety Executive, 1989.

5. Carter, D A; The Scaled Risk Integral, Loss Prevention ＊ Safety Promotion in the Process Industries, Antwerp, Vol Ⅱ, 1995.

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년