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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
화학물질 혼합위험성 결정을 위한 반응성 매트릭스 개발 (I)
- 연구책임자
- 이근원
- 수 행 연 도
- 2014년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구 필요성 및 목적 최근 화학물질 누출로 인한 화재, 폭발사고 등 화학사고가 많이 발생하고 있다. 화학산업 뿐만 아니라 일반 제조업에서 다양한 종류의 화학물질 사용하고 있어 화학물질로 인한 잠재 위험성이 크다. 화학물질에 대한 안전한 취급과 관리를 위해 산업안전보건기준에 관한 규칙 [별표 1]의 위험물질은 화학물질의 특성과 성상별 분류기준에 의해 유해 위험성을 구분하고 있다. 이러한 구분은 그 물질의 특성에 따라 건강유해성이나 물리적 위험성의 정도가 다르기 때문에 각 물질의 취급설비나 취급방법에 대해 차별화된 기준을 필요하다. 본 연구에서는 공정안전관리(PSM) 제출대상 51개 화학물질과 유해화학물질 관리법의 사고대비 물질 69개를 중심으로 화재폭발 우려가 있는 화학물질에 대해서 위험성을 고찰 하였다. 화학물질의 폭발과 관련이 있는 방출에너지 수준과 화재와 관련이 있는 지수인 NFPA 인화성(Flammability) 지수를 활용하여 화학물질의 위험성을 평가 하였다. 이들 연구 결과를 통하여 화학물질의 화재, 폭발 위험성을 고려한 위험물질 등급 분류의 기초자료를 제공하고자 한다. 2. 연구내용 및 방법 본 연구는 화재폭발 우려가 있는 화학물질의 체계적 관리를 위해 위험물질의 등급분류를 위한 기초자료를 제공하고자 CHETAH 프로그램을 이용한 물질의 에너지 방출수준과 NFPA 인화성 지수를 고려하여 위험성 평가를 실시하였다. 이들 연구범위와 내용을 요약하면 다음과 같다. 1) 국내외 관련문헌 및 자료 수집 ○ 화학물질의 잠재위험성 평가 관련 문헌 검색 ○ ASTM CHETAH 프로그램 관련 문헌 검토 2) CHETAH 프로그램 및 대상물질 선정 ○ ASTM CHETAH 프로그램 사용자 메뉴얼 작성 ○ CHETAH 프로그램 사용 및 분석 방법 검토 ○ 연구 대상 화학물질 선정 3) 화학물질의 잠재 위험성 추정 ○ CHETAH 프로그램을 활용한 화학물질의 위험성 추정 - 최대분해열, 산소지수, 단열상승온도 및 총괄에너지 포텐셜 추정 ○ NFPA 화재지수를 이용한 화재위험 등급 분류 ○ 화학물질 등급 분류를 위한 위험성 기준 제시 4) 연구대상 화학물질의 위험성 평가 ○ 연구대상 화학물질에 대한 등급(고, 중, 저 위험물) 분류 ○ 등급분류에 따른 화학물질 관리방안과 향후 연구방향 제시 3. 연구결과 본 연구는 화재폭발 위험성을 고려한 체계적인 화학물질 관리를 위해 미국 ASTM에서 개발한 CHETAH 프로그램과 NFPA 인화성 등급을 활용하여 PSM 제출대상 및 사고대비 물질을 중심으로 위험성을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 에너지 방출수준 평가는 화학물질의 폭발과 관련된 위험성 지수로 에너지 방출수준(E)은 최대분해열과 산소지수(OI)를 곱으로 나타낼 수 있었다. 에너지 방출수준 값이 1일 경우 1(Ⅰ)등급, 2일 경우 2(Ⅱ)등급, 3일 경우 3(Ⅲ)등급, 4일 경우 4(Ⅳ)등급, 6일 경우 5(Ⅴ)등급 및 9일 경우 6(Ⅵ)등급으로 6단계로 구분할 수 있었다. 2) 화재폭발 위험성을 고려한 위험성 등급은 폭발에 관여되는 에너지 방출수준(H)과 화재에 관여하는 화재지수(F)의 곱으로 위험성 등급을 평가할 수 있었다. 즉, 위험성(H) = 에너지 방출수준(E) × 화재지수(F) 3) CHETAH에서 추정한 폭발방출 에너지와 NFPA 인화성을 이용하여 위험성을 추정할 수 있는 가능성을 확인하였다. 화학물질의 화재폭발을 고려한 위험성 분류는 위험성 기준표을 활용하여 고위험물질, 중위험물, 저위험물질로 분류하였다. 또한, 연구대상 화학물질에 대한 위험물을 3단계로 분류한 결과는 다음과 같다. 4. 활용 및 기대효과 ○ 화재 폭발 위험성을 고려한 화학물질의 등급분류의 기초자료 제공 ○ 안전관련 학회(화공학회, 안전학회, 가스학회 등)에 연구결과의 발표와 논문게재로 관련분야 전문가의 기술 및 연구 자료로 활용 ○ 혼합물질의 위험성 매트릭스 작성을 위한 후속연구의 자료로 활용 5. 중심어 화재·폭발, CHETAH, 에너지 방출, PSM, 인화성, 위험성 평가 6. 참고문헌 및 연락처 - 이근원, “발암성물질의 물리적특성 정보제공 현황 및 물리적 위험성 평가” 보 고서, 연구원 2012-연구원-50, PP.23-28, (2012). - Bernard Martel, “Chemical Risk Analysis : A Practical Risk Anaysis”, Paperback Edition, Kogan Page Science, (2004). - E.S. Shanley and G.A. Melhem, “A Review of ASTM CHETAH 7.0 Hazard Evaluation Criteria”, J. of Loss Prevention in the Process Industries, pp.261-264, (1995). - E.S. Shanley and G.A. Melhem, “A Review and Critique of ASTM CHETAH 4th Edition, Version 7.2”, J. of Loss Prevention in the Process Industries, pp.67-68, (2000). - S.R. Saraf et al., “Predition of Reactive Hazards Based on Molecular Structure”, J. of Hazardous Materials, pp.15-29, (2003). - C. Pasturenzi et al., “Thermochemical stability: A comparison between experimental and predicted data”, J. of Loss Prevention in the Process Industries,http://dx.doi.org/10.1016/j.jlp.2013.03.011(2013). - NFPA 704, “Standard System for the Identification of the - Hazards of Materials for Emergency Respose”, NFPA, (2012). - 연락처 ▶ 연구책임자：산업안전보건연구원 화학물질센터 이근원 연구위원
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