기본 평가정보는 위험도를 산정하기 위해 사전에 반드시 필요한 기초정보로 구성되며, 취급물질정보는 Table 1, 취급 시설 목록 및 명세는 Table 2와 같다[8].

사고시나리오는 최악의 시나리오와 대안의 시나리오로 구분된다. 최악의 시나리오 선정은 유해화학물질이 최대로 저장된 단일 저장용기 또는 배관 등에서 최대량이 화재･폭발 및 유출･누출되어 사람 및 환경에 미치는 영향범위가 최대인 경우를 말하며, 대안의 시나리오는 영향범위가 사업장 외부로 미치는 경우에 한정하여 단위공장별로 각 독성물질에 대하여 하나이상, 인화성 물질은 화재 폭발사고를 대표할 수 있는 시나리오를 말한다[9-11]. 각 시나리오의 평가조건은 Table 3, Table 4, Table 5와 같다.

장외영향평가의 사고발생빈도는 주요기기의 고장빈도와 안전장치에 의한 안전성 향상도의 곱으로 산출된다[12].

사고발생빈도 = Σ[주요기기의 고장빈도 × 안전성 향상도)

여기서 주요기기의 고장빈도는 초기사고의 빈도(Frequency of initiating event, FIE) 값이 적용되고, 안전성 향상도는 Table 9 및 11에 정리한 수동적 및 능동적 독립방호계층(Independent protection layer, PFD)이 적용된다[13]. 따라서 장외영향평가에서 해당 설비의 사고발생빈도와 위험도는 다음과 같이 산정되었다.

사고발생빈도 = Σ[초기사고의 빈도 × PFD)

위험도 = 영향범위 내 주민수 × Σ[초기사고의 빈도 × PFD)

유해화학물질이 포함된 모든 장치는 기본적으로 사고시 영향분석을 실시하고, 그에 따라 최악과 대안의 사고 시나리오로 구분한다. 2개 이상의 물질이 함유된 설비는 기본적으로 각각 영향분석을 실시하되, 더 적게 함유된 물질의 독성치가 더 낮을 경우에는 더 높은 함유율의 물질만 실시한다. API-581에 누출감지설비와 긴급차단설비의 기능에 따른 누출시간을 제시하고 있으므로 누출량 감소에 따른 위험도 경감효과를 설명하는 기술적 근거로 활용할 수 있으며[4], 누출공을 설치하여 이상 압력시에 발생할 수 있는 증기를 긴급 배출을 시키고 VCU 플레어스텍에서 소각 연소 시킨다. 누출공의 선정기준은 다음 각 항에 따라 산정한다.

누출공의 선정기준은 화학물질안전원 지침 제2018-5호의 4-2항에 따라 선정하였으며 그 내용은 다음과 같다. ① 누출공의 크기는 취급시설에서 유해화학물질이 누출될 수 있는 가장 큰 연결구 배관직경의 20% 이상으로 산정한다. ② KOSHA GUIDE (P-92-2012) 누출원 모델링에 관한 지침, KOSHA GUIDE (P-110-2012) 화학공장의 피해최소화대책 수립에 관한 기술지침, 미국 석유화학협회의 위험기반검사 기준(API 581)에 따른 누출공 산정방법. ③ 가장 큰 연결구의 배관직경이 50 mm 미만인 경우, 운전온도가 350℃ 이상이고 운전압력이 10 kg/cm² 이상인 특수설비의 경우에서 제시하는 값을 사용하였다[15-17].

위험도 산정 대상 시나리오는 법적 적용 대상이 되는 물질을 취급 또는 저장하는 설비로써 누출시 피해영향범위에 가장 큰 영향을 주게 되는 누출량과 관계되는 보유량이 있는 저장탱크와 탱크로리를 대상으로 하여 ‘대안의 사고 시나리오 조건’하에서 사고 피해영향범위를 산정하였다. ‘대안의 사고 시나리오’란 현실적으로 발생 가능한 사고에 대한 기상조건 및 누출조건을 말한다. 사고피해영향 범위 산정 결과에 따라 인화성 영향이 가장 큰 것 하나와 독성 영향이 가장 큰 것 하나를 선택하여 위험도 산정 대상 사고 시나리오로 선정하였다. 발생 가능한 시나리오(대안 시나리오)로 적용한 기상조건은 해당시설 지역의 1년간 평균값이다.

대상설비 사고시나리오별 누출조건, 기상조건은 KORA 프로그램(Ver.3.0.4 기준)에서 게시하며 이들의 의한 위험요인별 영향 메트릭스는 Table 6과 같다. 표에 나타난 수치는 지형적 장애물을 고려하지 않고 피해영향범위를 제시하였다[4]. 풀화재 시나리오의 경우 피해반경은 해당 취급시설을 중심을 한 영향범위로서 62 m로 산출되었으며, 장외거리는 해당 사업장 부지를 제외한 영향범위로서 292 m로 산출되었고, 영향범위 내 주민 수는 해당 사업장내 근로자 수를 제외한 주민 수로서 50명이 산출되었다. 독성물질 누출 시나리오의 경우 장외거리는 42.3 m로 산출되었고, 영향범위 내 주민 수는 1명이 산출되었다.

개시사건에 따른 초기 위험도 = Risk 결과

Risk 결과 = 영향범위내 주민수 × 사고발생빈도 (주요기기 고장빈도 × 안전성향상도)

1) 영향범위 내 주민수 : 영향거리(반경)를 기준으로 하여 누출원 중심으로 원을 그려서 원내의 주민수를 산정, 여기에서는 원의 면적과 지역평균 인구밀도의 곱으로 계산[12]

2) 대상시나리오를 발생시킬 수 있는 각 개시사건의 빈도와 해당 건수를 곱하여 계산

3) 안전성 향상도는 수동적/능동적 완화장치(안전장치)의 설치/작동으로 인한 위험도의 감쇄를 의미하며, 완화장치가 독립적으로 복수인 경우에는 각각의 안전성 향상도를 곱하여 계산[12]

1) 영향범위 내 주민수 : 50명

2) 완화장치에 의한 위험도 종합감소 : 6.5 × 10^⁻3

3) 사고시나리오에 대한 위험도는 50명 × 6.5 × 10^⁻3 = 3.25 × 10^⁻1

사고시나리오별 위험도 분석 결과는 Table 9와 같다. 본 연구에서는 유해위험물질의 사고 발생시 영향범위 및 빈도를 줄이기 위하여 주요 위험설비에 대한 사고발생 원인과 현재의 안전조치의 한계점을 분석하고 개선권고사항을 도출하기 위한 위험성 검토를 실시하였다. 즉 사고시나리오는 탱크저장시설에서 벤젠이 누출되는 경우와 탱크로리 연결구에서 벤젠이 누출되어서 독성물질이 주변 사업장의 근로자 및 거주지역 주민까지 피해를 미치는 경우이다. 저장탱크에서의 영향범위는 292 m이고 Tank lorry의 영향범위는 42.3 m인 것으로 계산되었다. 근로자와 지역 주민의 수는 저장탱크시 50명이고 Table 9를 이용하여 계산한 완화장치의 종합감소값이 6.50 × 10^⁻3이다. 이와 반면에 Tank lorry의 영향범위 내 주민수는 1명이고 Table 11을 이용하여 계산한 완화장치에 의한 종합감소값은 2.40 × 10^⁻3이 되며 사고시나리오에 대한 위험도는 1명 × 2.40 × 10^⁻3 = 2.40 × 10^⁻3가 된다. 안전성 확보방안을 Table 10과 같이 제시하며 각각의 감쇄율은 1/10인 것으로 알려져 있다[12].

벤젠의 대안의 시나리오시 Pool fire의 원인과 결과는 Table 7에 그리고 독성에 관한 원인과 결과는 Table 8에 표현했다.

저장탱크 내의 유해화학물질 누출확산 차단을 위한 Dike (H=1,400 mm)는 화관법 유해화학물질 취급시설 설치 및 시설기준 및 위험물안전관리법에 의한 방류벽 계산에 의해 계산된 값이다. 탱크 저장량 전체가 누출되는 경우 저장량 110%를 저장할 수 있는 Dike를 설치하고 유해위험물질 누출시 확산차단을 위한 저류조가 Pump station을 포함한 Trench와 출하장에 DV-2002 (Spill pond) 700 m³의 면적으로 설치되며 그 단면은 Fig. 2와 같다.

Spill pond (저류조)의 크기는 도면상 치수로 50 m × 7 m × 2 m = 700 m³의 크기로 유류 누출시 Dike를 넘어 유류가 월류하였을 때 확산을 방지하기 위해 설치한다. 화재확산을 차단하고 화재발생시 신속한 대응을 위한 소화설비를 Dike 주변에 설치하였다. 설치지역은 전 지역에 걸쳐 설치하고 주요설비로서는 소방용수, 주펌프 4대, 물분무 소화설비로 구성하였다. 소화수원의 양은 위험물안전관리법 시행규칙[별표 17] 의거하여 출하장의 포헤드 설비의 토출량과 수원량을 Table 12와 같이 정리하였다[18].

Dike를 설치하지 못하는 Tank lorry 이용 시에는 Trench를 설치하여서 탱크로리 누출 시 누출 유해위험물질이 Trench를 통하여 다른 저장소로 배출되도록 하며, 2차사고 확대발생을 방지한다. 정차지역 주변에는 Fig. 3과 같은 출하장은 방류턱(트렌치 포함)을 포함한 면적이 1,161 m²이다. 본 시설에 적용한 탱크로리 상부 포헤드 설비 설치 모식도는 Fig. 4에 나타내었다.

탱크로리에서의 벤젠 누출 시 포헤드 설비의 벤젠 농도 희석 효과는 벤젠의 물에 대한 용해도(0.08 g/100 ml @ 25℃, 안전보건공단 MSDS)를 참조하여 환경의 용해 장애요소를 고려하지 않은 계산결과 용해 희석에 대한 누출 벤젠 감소 효과는 0.18 g/100 ml(용해도) × 1,920 L(포소화살수량) = 3.45 kg으로 누출 가능량(탱크로리 18,000 kg)의 약 0.2% 정도였다.