[가스신문(2022.05.04)] 신동현 기술사, 연구실 고압가스취급 현황 및 안전관리 문제점

1999년 9월 S대 원자핵공학과 연구실험실 폭발사고, 2003년 5월 K원 항공우주 실험실 폭발사고, 2003년 원자력 연구소 폭발사고 등 매년 크고 작은 사고가 대학 연구실 및 연구기관 연구실에서 발생하고 있다. 이에 따라, 지난 2005년 연구실 안전환경 조성에 관한 법률이 제정됐으며 올 들어서는 연구실안전관리사를 의무화하는 등 관련 규정이 강화되고 있다.

하지만, 다수의 고압가스를 사용하는 연구실의 특성상 위험요소를 해결하는 것은 쉽지 않다는 의견도 들린다. 때마침, 연구실을 대상으로 가스사용실태를 점검하고 이에 대한 개선방안을 제시한 논문이 공개돼 관심을 모으고 있다.

연구논문을 통해 현장의 문제점과 함께 개선방안을 살펴보고자 한다.

우리나라의 대학·연구기관·기업부설 연구소에서는 연구 활동 종사자(약 132만명)들이 화학, 전기·전자, 기계, 의학, 건축·환경, 에너지 등 다양한 분야에서 연구 업무를 다루고 있다.

업무의 영역이 넓은 만큼, 각각의 연구소에서는 다양하고 복잡한 실험장치와 함께, 여러 고압가스를 취급하기 때문에 많은 위험요인이 존재할 수밖에 없다.

하지만, 현실은 연구실의 고압가스 사용 및 안전관리에 대한 현황 파악조차 어려운 실정이다. 이에 국내 대표 정부출연 연구기관을 대상으로 파악한 ‘연구실의 고압가스 취급현황 및 안전관리 문제점’을 간략히 설명하고자 한다.

조사 대상이 정부출연 연구기관인 점을 고려하면 이보다 규모가 작은 상당수 대학 및 연구기관의 연구소를 포함할 경우, 위험요소는 더 많은 것으로 예상된다.

이번 연구는 8개월간 15개 건물, 254개 고압가스 취급 연구실을 대상으로 8개월간의 조사를 통해 결과를 도출했다.

조사한 결과, 고압가스 사용량(용기 기준)은 총 2,607병이었으며, 질소, 이산화탄소, 아르곤 등 불활성 가스가 1,684병(65%)으로 가장 많이 사용되고 있었다. 아울러, 수소, 메탄 등 가연성가스는 595병(23%), 산소 등 조연성가스는 269병(10%), 암모니아 등 독성가스는 59병(2%)이었다.

현장조사를 통해 파악한 결과, 위험성이 높은 가연성, 조연성, 독성가스도 연구실에서 많이 사용되고 있었으며(약 35%), 가연성, 불활성, 독성가스 등이 다양한 혼합가스 형태로 사용 중인 것도 확인할 수 있었다.

연구실의 실험목적에 따라 사용하는 고압가스 종류의 차이가 나타났다. 일반적으로 화학, 환경, 바이오, 에너지, 반도체 등의 실험 분야에서 가연성, 조연성, 독성 고압가스를 많이 사용하는 것으로 나타났다. 결과적으로 많은 연구실에서 불활성가스, 조연성가스, 가연성가스, 독성가스의 순으로 고압가스를 사용하고 있으며, 연구의 특성 및 목적에 따라 고압가스의 종류가 다른 상황이다.

전체 가연성가스 595병 중 310병 정도가 연구실 내에서 고압가스 용기(40~47L)를 통해 사용 중이었다. 특히, 수소, 메탄, 아세틸렌 등의 가연성가스는 대부분 폭발 범위가 넓고 화염 전파속도가 빠르기 때문에, 사고 발생 시 큰 인명·재산 피해를 야기할 수 있다.

만약, 연구실에서 사용하던 고압가스가 누출되면 어떻게 될까?

우선, 고압으로 인해 짧은 시간 누출에도 누출량이 많은 것은 물론, 환기가 불충분할 경우 폭발성 분위기가 쉽게 형성되어 연구실 내 전기장치 등 다양한 점화원에 의해 화재·폭발이 발생할 수 있는 것이다.

여기에 독성가스까지 누출되면 피해규모는 더욱 커지게 된다.

실제, 이번 조사에서 독성가스 59병도 연구실 내에서 사용 중이었다. 가연성가스는 폭발성 분위기에서 점화원이 존재하는 경우에만 화재, 폭발 등의 재해가 발생한다. 반면, 대부분의 독성가스는 가스누출 시 폐 호흡이나 피부 접촉을 통해 인체로 유입될 수 있으며, 일산화탄소와 같은 급성 독성물질이 유입될 경우 단시간에 사망에 이를 수 있다. 더욱이 무색무취의 독성가스는 대피할 시간도 없이 인명피해를 초래할 수도 있다.

일단, 현장조사를 통해 파악한 연구실 고압가스시설의 부적합 사항은 크게 8개 분야로 총 103건이 도출됐다.

주요 부적합 사항으로는 독성·조연성·가연성가스 혼재 40건(39%), 가연성가스 검지 장치 미설치 23건(22%), 특정고압가스 미신고 10건(9%) 등이었다. 참고로, 연구실에서 쉽게 볼 수 있는 수소, 산소, 암모니아, 염소 등은 고법 제20조에 따라 특정고압가스에 해당한다. 따라서, 법상 시설 및 기술기준을 준수하고 관련 인·허가를 취득한 후 사용해야 하나 그렇지 않은 연구실이 대부분이었다. 그 밖에 가스배관 미고정, 고압가스용기 충전기한도래, 정전기 제거조치 미실시, 배관 재질의 부적절성, 가스캐비닛 내부 음압 미유지, 흡입식 가스감지기 위치 부적절 등 다양한 문제점을 확인할 수 있었다.

국내 R&D 투자규모는 2020년 GDP 대비 4.81%로써 세계 2위이며 연구개발비 규모는 세계 5위로써, 연구실 및 연구 활동 종사자가 지속 증가하고 있다. 아울러, 연구개발 활동 고도화, 다양화 등으로 고압가스를 더욱 많이 취급하고 있어 연구실 위험도 역시 증가하고 있다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이 연구실 고압가스취급에 대한 안전관리 수준은 낮은 실정이다.

연구실 내 고압가스취급설비를 설치할 때는 우선 고압가스저장·제조, 특정(특수)고압가스사용신고 등 인·허가 대상여부를 파악하고, 대상 가스의 위험성에 따른 자재 선정, 안전장치 구성 등 시설 기준에 따라 설계 및 시공해야 한다.

일시적으로 실험이 중단되어도 문제가 없다면, 안전도 향상 측면에서 가스누출, 이상압력, 환기장치 고장 등 이상상황 발생 시 경보와 함께 가스공급이 자동 차단될 수 있도록, Interlock을 구성하는 것이 바람직하겠다.

출처 : 가스신문(http://www.gasnews.com)