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해양시설 방화기준(KFS-750) 제정 내용

글 곽훈 화재보험협회 위험관리지원센터 차장

1. 머리말

석유화학공장의 원료(원유, 콘덴세이트, 나프타 등) 수입 및 제품 출하를 위해서는 선박을 통한 위험물 이송이 필수적이며, 지속 가능한 석유화학공장의 운영뿐만 아니라 해양 환경보호 측면에서 해양시설의 안전관리는 매우 중요하다.

1985년부터 2019년까지 국내 해양사고 통계(총 36,736건)에 따르면, 해양사고의 주요 원인은 기관손상(Engine Damage), 충돌(Collision), 운항저해(Sailing Hindrance) 순이였으며, 화재·폭발은 2,170건(5.9 %)으로 나타났다.

국내 해양사고 통계

해양시설 화재·폭발사고의 주요 원인은 다음과 같다.

① 기관실 내 위험물 또는 인화성가스 누출, 배기관의 고온 노출부, 베어링의 고열 등에 의한 화재

② 취사장이나 선실 등에서 조리시설, 연료저장시설 등 취급 부주의에 의한 화재

③ 취급하는 원유 및 석유제품의 누출 또는 자체 발열에 의한 화재·폭발

④ 전기설비 결함으로 인한 단락, 누전 또는 과부하 등으로 인한 전기화재

⑤ 용접, 용단작업 등 화기취급 작업 부주의 등

이 장에서는 석유화학공장의 해양시설에서 발생하는 화재 및 폭발 등의 재해를 사전에 예방하고 재해 발생 시 그 피해를 최소화하기 위하여 제정된 KFS-750을 소개하고자 한다.

2. 해양시설의 안전관리

해양시설은 해역의 안 또는 해역과 육지 사이에 연속하여 설치·배치하거나 투입되는 시설 또는 구조물을 말하며 크게 계류시설, 이송시설, 저장시설, 자가처리시설 등으로 구분한다.

가. 계류시설

선박이 안전하게 접안하여 석유제품을 하역할 수 있도록 설치하는 계류시설은 지형ㆍ기상ㆍ해상 등 자연조건과 계류시설의 구조, 위험물을 운송하는 선박의 용량 등에 따라 고정식 계류시설과 부표식 계류시설로 구분할 수 있으며, 안전하게 접안할 수 있도록 부속설비와 안전장치를 설치해야 한다.

(1) 고정식 계류시설

고정식 계류시설은 크게 안벽(Quay Wall)과 돌핀(Dolphin)으로 구분되며, 안벽은 선박을 접안시킬 목적으로 바다 방향에 수직으로 쌓은 벽을 의미하며, 중력식, 잔교식, 널말뚝식, 선반식, 셀식 등이 있다. 돌핀은 다수의 독립된 주상 구조물로 육지에서 떨어진 곳에 설치하는 안벽을 말한다. 돌핀은 하역기능으로서의 하역용 돌핀, 접안기능으로서의 접안돌핀(Breasting Dolphin), 계선기능으로서의 계류돌핀(Mooring Dolphin) 및 이들 간 또는 작업용 돌핀과 육지를 연결하는 잔교(Jetty)로 되어 있으며, 석유화학공장에서는 포괄적인 개념으로 Jetty라 표현한다. 고정식 계류시설 하부 구조는 물리적 손상으로부터 보호하기 위하여 내화성 및 불연성 구조로 해야 한다.

고정식 계류시설(돌핀)

돌핀 등 고정식 계류시설에는 선박의 견인력에 대하여 안전한 강도를 갖는 계선설비를 설치해야 한다. 계선설비에 있는 계선후크의 구조는 퀵 릴리즈형의 계선후크로 해야 한다. 퀵 릴리즈 후크는 풀림 레버를 유압 등에 의하여 원격으로 기동할 수 있으므로 이것을 집중제어로 하면 신속한 긴급 이안이 가능하게 된다.

(2) 부표식 계류시설

VLCC 등 대형 유조선으로부터 원유를 하역하기 위하여 수심이 깊은 해역에 고정형 부이(Buoy)를 설치하고 해저에 개선부표로 단단히 고정한 다음 해저 파이프라인을 통해 육상의 저장탱크로 원유를 이송한다. 부표식 계류시설은 일점계류식(Single Point Mooring)과 다점계류식(Multi Point Mooring)으로 구분할 수 있으며, 국내에는 일점계류식(SPM)이 설치되어 있다.

부표식 계류시설

부표식 계류시설(SPM)에는 인근 통한 선박과의 우발적인 접촉사고 방지 및 기름유출 가능성을 차단하기 위하여 Radar System이 설치되어 있으며, 원유선 계류 안전성 실시간 모니터링을 갖추고 있다.

(3) 부속설비 및 안전장치

(가) 방충제(Fender)

계류시설에는 접안 또는 계류 시 선박에 의하여 생기는 외력의 흡수 이외에 선박과 계류시설의 손상을 방지하기 위하여 면압, 반력 등을 고려한 방충재를 설치해야 한다.

(나) 조명설비

조명설비는 하역작업, 이·접안작업, 긴급 조치, 야간의 보행자를 고려하여 배치 및 조도를 확보해야 한다. 또한 조명설비의 위치 및 투광각도는 선박의 항행에 장해가 되지 않도록 설치하고, 필요에 따라 후드(Hood) 등을 설치해야 한다.

(다) 안전장치

① 선박접안속도계(DAS, Docking Aids System)

총톤수 5만톤 이상의 선박이 접안하는 돌핀 계류시설에는 접안하는 선박과 돌핀의 충돌이나 파괴를 방지하기 위하여 선박 접·이안속도 및 선박과 돌판과의 거리 등을 확인할 수 있는 선박접안속도계를 각 선석마다 1개 이상 설치해야 한다. 선박접안속도계는 시각 또는 청각에 의해 전달하는 방식으로 도선사 또는 작업자가 쉽게 인지할 수 있도록 설치해야 한다.

② 선박충돌경보시스템(Collision Warning System for Ships)

총톤수 5만톤 이상의 선박이 접안하는 돌핀 계류시설에는 돌핀에 외부 충격이 있을 경우 초음파 또는 압력 센서를 이용하여 즉시 작동할 수 있는 자동경보시스템을 각 선석마다 1개 이상 설치해야 한다.

선박접안속도계 및 선박충돌경보시스템 현장사진

③ 자동차단밸브(Auto Shut-off Valve)

총톤수 5만톤 이상의 선박이 접안하는 돌핀 계류시설에는 돌핀의 외부 충격 등으로 위험물 유출을 방지하기 위하여 원격으로 위험물의 차폐가 가능한 자동차단밸브를 육상구역의 관로마다 1개 이상 설치해야 한다.

④ 기타

비상상황 발생 시 자동으로 선박 계류색을 이탈시키는 자동이탈장치, 선박의 각 계류색별 장력을 감지하여 효과적으로 계류를 관리할 수 있도록 고정용 또는 휴대용 계류장력감시시스템을 설치하거나, 부두 지역의 바람(풍향, 풍속)과 해상 상태(파고, 조류속도, 방향, 해수온도 등)를 실시간 감시하는 부두관리시스템을 설치할 수 있다.

나. 이송시설

(1) 배관(Pipeline)

배관, 플랜지 및 부속품의 치수와 재료는 일반적으로 다양한 서비스 등급에 맞게 표준화된다. 원유 및 석유제품의 경우 재료가 견뎌야 하는 온도와 압력에 따라 유형이 달라지는 탄소강 또는 합금강 파이프, 플랜지 또는 부속품만 사용된다. 주철관도 표준화되어 있지만, 강성이 강하기 때문에 오일 라인에 사용할 수 없으며 저압 및 온도의 냉각수 라인, 배수 및 기타 용도에만 사용된다.

(2) 로딩암

로딩암(Loading Arm)은 Arm내의 유류의 중량, 내압, 로딩암의 자중, 풍압력 및 지진력에 의하여 발생하는 응력에 대하여 안전한 구조로 설치하며, 로딩암에는 퀵 카플러를 연결하는 것이 바람직하다.

로딩암에는 비상 시 또는 로딩암의 운전 허용 범위를 초과했을 때 로딩암을 신속히 분리하기 위해 유압식으로 작동하는 동력식 비상 해제 커플링(PERCs)나 Jetty와 선박 간 제품 이동을 안전하게 중지하고, 화물 취급 시스템을 안전한 상태로 만드는 비상 해제 시스템(ERS) 및 비상 정지 시스템(ESD)이 설치한다.

다. 저장시설

고정식 또는 부표식 계류시설로부터 이송시설을 통해 원유, 콘덴세이트, 나프타, LPG 등 인화성액체 또는 인화성가스를 공급받거나, 출하를 위하여 육상의 저장시설(이하 유류저장시설)에 저장한다. 저장탱크와 관련된 세부 내용은 KFS 210 위험물저장시설기준을 참고한다.

라. 자가처리시설

해양시설의 소유자가 기름 및 유해액체물질을 선박으로부터 공급받거나 선박에 공급하는 과정 및 해양시설에서 발생되는 기름 및 유해액체물질을 외부 위탁 없이 처리할 경우 자가처리시설을 설치해야 한다. 자가처리시설과 관련된 세부 내용은 KFS 1291 산업폐수배출시설 및 수질오염방지시설 기준을 참고한다.

3. 해양시설의 소방시설

가. 소화설비

해양시설에서 화재가 발생할 경우 먼저 선박의 연료를 차단하고, 필요 시 적절한 소화약제를 사용하여 화재를 진압해야 한다. 이를 위해서 해양시설에 설치된 소화설비는 화재 발생 후 5분 이내 현장의 직원에 의해 완전히 작동할 수 있어야 한다. 원유 및 석유제품을 취급하는 해양시설의 소화설비 설치기준은 <표 1>과 같다.

원유 및 석유제품을 취급하는 해양시설의 소화설비 설치기준

나. 소화기구 및 자동소화장치

소화기구는 계류시설의 크기, 위치 및 사용빈도를 고려하여 표1의 소화설비 설치기준 이상으로 배치해야 한다. 해양시설에서 소형소화기는 보행거리 20 m 이내에 위치하도록 배치하고, 대형소화기는 펌프, Manifold, 로딩암 지지대 각 끝 또는 선석 접근지점에서 접근 가능한 위치에 배치한다.

다. 수원 및 가압송수장치

물탱크 등 저장시설에서 소화용수를 공급받을 경우에는 모든 소화설비의 수원을 합산한 최대 설계용량을 최소 4시간 이상 연속 사용할 수 있어야 한다. 가압송수장치는 정기 유지보수, 수리 또는 고장과 같은 상황에 대비하고, 소화용수의 안정적 공급을 위하여 두 대 이상의 가압송수장치가 병렬로 작동할 수 있어야 한다.

라. 배관

소화배관은 해양시설 및 Jetty의 접근경로를 따라 설치한다. 주 배관은 가능한 해양시설 끝까지 확장하고 접근 가능한 많은 장소에 소화전을 설치해야 한다. 소화전은 현장에서 사용하는 소방호스 커플링에 적합한 호스 연결부가 장착된 개별 밸브를 갖춘 헤더를 사용한다.

주배관의 Network 차단 또는 파손으로 인해 모든 소화설비의 작동 불능을 방지하기 위하여 차단밸브가 설치되어야 한다. 또한, 동결위험이 있는 경우 습식 배관은 동결심도 아래에 매립하거나 보온재 또는 열선 등으로 동결방지조치를 해야 한다. 부두의 길이가 너무 길어 동결방지조치가 어려운 경우 건식배관으로 하되 부두와 육지 측 소화배관 사이에 원격 자동제어밸브를 설치하여 Jetty에 신속하게 소화용수를 공급할 수 있도록 해야 한다.

마. 소화전 및 모니터

(1) 소화전

일반적으로 Jetty 측 선석과 로딩암 구역은 수평거리 40 m 이하의 간격으로 배치하고, 부두 접근경로는 접근로를 따라 80 m 이하의 간격으로 배치한다. 소화전은 도로·접근로에서 쉽게 접근할 수 있어야 하고, 물리적 손상이 발생하지 않도록 보호되어야 한다.

(2) 모니터

반적으로 대용량 모니터는 고정식과 이동식이 있으나, 2만 DWT 이상의 선박이 접안하는 경우 고정식 모니터를 설치해야 한다.

타워 모니터(Tower Monitor)는 Manifold의 수량, Jetty 크기와 선박 화재진압을 위해 선박 접안 위치를 고려하여 앞뒤로 각각 1개씩, 2개 이상 설치하여 선박 전체를 지원할 수 있어야 한다. 또한, 모든 모니터는 수평 위로 45˚까지 상승할 수 있어야 하고, 360º 회전할 수 있어야 한다. 모니터는 수동으로 제어하거나 타워 또는 먼 거리에서 원격으로 제어할 수 있어야 하며, 유압식 또는 전자식에 의한 원격제어 지점은 화재 발생이 가능한 위치에서 최소 15 m 떨어져 있어야 한다.

바. 포소화설비

포소화약제는 Jetty 인근에 화재 등의 재해로 인한 피해를 받을 우려가 없는 장소에 위치하여 적절한 비율로 물과 혼합되어야 한다. 완전히 혼합된 포는 운동에너지 손실 및 높은 마찰 손실로 효과적인 방출이 어려우므로, 팽창포를 위한 고정식 배관은 권장되지 않는다.

고정식 포 모니터 또는 포워터 스프링클러설비와 관련된 포소화약제 공급장치는 육상에 백업 소방대가 도착할 때까지 연속적으로 사용할 수 있어야 하며, 어떠한 경우라도 모니터 2개가 최소 30분 이상 사용할 수 있어야 한다.

사. 데크 하부 방호설비

계류시설이 육지에서 멀리 떨어져 있거나 소방선을 이용할 수 없을 때에는 선석 데크 하부에 고정식 소화설비를 설치한다. 이는 대형 선박 화재 시 안전한 방호를 위해 필요할 수 있으며, 특히 부두 선석 아래 해상에서 대형 유출 화재가 발생할 위험이 있는 경우에 유용하다.

소방선 이용이 가능한 경우에는 해수면의 국부적 화재에 대응하여 내화조치가 되지 않은 지지대 및 노출된 구조물을 냉각하기 위해 부두 데크 아래에 고정식 물분무설비(Water Curtain 등)를 설치할 수 있다.

아. 경보설비

원유 및 석유제품 또는 독성 성분이 포함된 제품을 취급하는 해양시설에는 근무자에게 노출될 수 있는 지역과 로딩암, 밸브 매니폴드, 이송 펌프, 부두 데크 하부 등 누출 우려가 높은 설비 또는 부적절한 환기로 가스가 체류할 우려가 있는 장소에는 인화성가스 및 독성 가스누출감지경보기 설치를 고려해야 한다.

또한, 이송펌프장, 조정실, 전기스위치 기어실(SWGR)과 같은 원격, 무인 또는 고위험 시설이나 로딩암, 밸브 매니폴드, 오퍼레이터 휴게실, 부두 데크 하부 등 점화원이 존재하는 곳에는 화재 감지기를 설치해야 한다.

화재 감지기는 열, 연기, 불꽃 또는 연소생성물을 자동적으로 감지하여 수신기에 발신하는 장치로서 더 빠른 응답을 위해 권장되는 간격 또는 보다 짧은 간격의 그리드로 설치하고, 해당 장소의 환기특성 등을 및 특징에 적합한 감지기를 설치한다.

자. 유지관리

계류시설에는 가까이에 소방대가 접근할 수 있도록 주차공간이 마련되어야 한다. Jetty 접근로에는 일시 정차와 통과가 이루어질 수 있는 공간도 고려해야 한다. 또한, 선석에 접근하는 차량의 최대 차축 중량에 대한 제한사항도 고려해야 한다.

해양시설의 화재안전에 있어 우수한 설계(Design) 못지않게 중요한 것이 담당자에 대한 교육 및 훈련 등 비상대응시스템이다. 모의 비상훈련을 통해 소화설비의 작동 가능성, 초기 비상대응 및 설비작동에 있어 담당자의 숙련도를 진단할 수 있다.

또한, 해양시설의 관계인은 설치된 소방시설에 대하여 반기별로 1회 이상 정기점검을 실시하고, 그 결과를 기록하여 보관해야 한다.

4. 맺음말

석유화학공장에서 해양시설의 안전관리는 안전 및 경제성 측면뿐만 아니라 해양 환경보호 측면에서 매우 중요하다. 해양시설에 설치하는 소방시설 등은 외기에 노출되어 날씨에 영향을 받을 수 있으며, 사용에 있어 신뢰도를 확보하기 위하여 정기적으로 점검하고, 안정적인 준비 상태를 유지하는 등 철저한 유지관리가 필요할 것으로 사료된다.