[가스신문(2024.11.06)] [가스기술사 제언-11월] 위험성 평가 사례로 본 수소충전소의 위험요소와 안전관리대책

(주)경동도시가스 고객안전팀 신영주 파트장(가스기술사)

전세계 모든 국가들이 탄소중립을 달성하기 위해 에너지 전환을 가속화하고 있다. 이 과정에서 청정에너지인 수소가 각광을 받고 있다. 우리나라 역시 이러한 시대적 흐름에 맞춰 수소경제법을 제정하였고, 수소충전소 같은 인프라를 확충하기 위해 지속 노력 중이다. 하지만 수소는 그 특성상 매우 가볍고 확산성이 크며 폭발성 또한 높기에 안전하게 관리하는 것이 필요하다. 특히, 수소충전소에서 발생할 수 있는 다양한 위험성을 체계적으로 평가하고 이에 따른 안전대책을 시행하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 기고문에서는 위험성 평가를 통해 도출한 수소충전소의 위험요소와 안전관리대책 등에 대해 설명하고자 한다.

수소충전소에서 발생할 수 있는 위험 요소로는 크게 4가지가 있다. 첫 번째로 수소 누출이다. 수소는 분자 크기가 매우 작아 다른 기체에 비해 누출 가능성이 높다. 게다가 수소는 무색·무취의 특성을 갖고 있기에 시각이나 후각으로 감지하는 것이 거의 불가능하다. 따라서 수소가 누출됐을 때 신속하게 위험을 알릴 수 있는 실시간 누출 감지 시스템의 설치가 필수적이다.

두 번째로 화재 및 폭발이다. 수소는 공기 중 4~75%의 농도에서 점화 및 폭발할 수 있다. 특히 밀폐된 공간에서 수소가 축적돼 점화될 경우, 폭발의 강도는 더욱 높아지며 그 피해는 치명적일 수 있다. 아울러 폭발 시 발생하는 충격파로 인해 인명 피해는 물론 주변 건물 붕괴와 같은 2차적인 피해를 유발할 수 있다. 따라서 이러한 폭발 가능성을 최소화하기 위해 시설의 구조 설계 단계에서부터 이러한 위험 요소를 충분히 고려해야 한다. 앞서 언급한 실시간 감지 시스템뿐만 아니라, 수소 누출 시 긴급차단밸브와 환기시스템을 자동으로 작동하는 등 다중 안전장치가 필요하겠다.

세 번째로 공정 트러블이다. 고압의 수소를 처리하는 충전소 설비는 작은 결함이나 오작동에도 큰 사고로 이어질 수 있다. 예를 들어, 배관 결함이나 밸브 오작동, 압력 조절장치 결함 등은 수소의 누출로 직결될 수 있다. 따라서 수소충전소 설비는 고압 환경에서도 안정적으로 운영될 수 있어야 하며, 이를 위해 정기적인 점검과 유지보수가 필수적이다.

네 번째로 인명 상해이다. 수소의 경우 폭발사고 발생 시 매우 짧은 시간 안에 치명적인 상해를 일으킬 수 있다. 따라서 누출 사고가 발생했을 때, 빠르고 정확한 대처가 이루어져야 한다. 이를 위해 수소충전소 직원들은 수소의 위험성을 충분히 인지하고, 사고 발생 시 신속하게 대응할 수 있는 역량을 갖춰야 한다. 이를 위해서는 정기적인 안전 교육과 비상대응훈련이 필요하다. 또한 충전소 인근에 거주하는 주민들도 사고 발생 시 대처 방법을 숙지하고 있어야 피해를 최소화할 수 있겠다.

앞서 언급한 4가지 위험 요소에 대해 위험성 평가를 실시한 결과, 가장 큰 위험 요소로 꼽힌 것은 누출과 폭발이었다. 수소 누출 사고의 확률은 약 1% 정도로 평가되었으며, 누출 후 폭발로 이어질 가능성은 약 0.1%로서 비교적 낮게 나왔다. 하지만 폭발이 발생할 경우 그 피해 범위가 매우 크고, 반경 수십 미터 이내에 있는 인원과 시설에 심각한 영향을 미칠 수 있다.

앞서 설명한 위험성평가 결과를 종합해볼 때 다음과 같은 4가지 안전관리대책을 고려할 수 있겠다. 첫 번째로 실시간 누출감지시스템의 도입이다. 수소 감지센서로 공기 중 수소 농도를 실시간 측정하면서 일정 농도 이상이 되면 경고음과 함께 자동으로 가스가 차단되도록 해야 한다.

두 번째로 정기적인 설비 점검 및 유지보수이다. 특히 배관, 밸브, 압력조절장치 등은 수소 누출을 방지하기 위해 정기적으로 점검하고, 고장 시 즉시 수리 또는 교체해야 한다.

세 번째로 위험 구역의 설정 및 관리이다. 사고 발생 시 피해가 예상되는 위험구역을 설정하고, 그 구역 내에서는 불필요한 인적·물적 접근을 최대한 제한해야 한다.

네 번째로 안전 교육 및 비상대응훈련이다. 수소충전소 직원들은 수소의 특성과 위험성을 충분히 인지하고 있어야 하며, 사고 발생 시 신속하게 대처할 수 있는 능력을 갖춰야 한다. 이를 위해 정기적인 교육과 모의 훈련을 통해 비상 상황에 대비해야 한다. 아울러 인근 주민들에게도 사고 발생 시 대피 요령과 대응 방법을 숙지시키고, 필요한 경우 훈련에 참여하도록 해야 한다.

수소충전소는 수소경제 활성화를 위한 중요 기반시설이지만 그와 동시에 높은 위험성을 가진 시설이기도 하다. 수소의 특성상 누출, 폭발 등 다양한 위험 요소가 존재하며, 이러한 사고가 발생할 경우 그 피해는 매우 크고 치명적일 수 있다.

따라서 설치 전후 철저한 위험성 평가를 통해 체계적인 안전대책을 수립/시행할 필요가 있다. 지속적인 안전관리를 통해 전국의 수소충전소가 무재해를 지속하고 수소경제의 든든한 밑거름이 되길 기원하며 글을 마친다.

출처 : 가스신문(https://www.gasnews.com)