보령화력지부로부터 보령화력 제2호기 발전기(Collector Side)
수소漏出에 의한 폭발 사고조사 보고서를 이메일로 받아 보았다.
결론부터 얘기 하자면 이번 사고는 수소의 漏出이 어느 지점에서
왜 발생하였느냐 하는 기술적 원인에 대해서는 투명히 밝혀지지
않을 수도 있지만, 무엇이 우리로 하여금 여자기 Housing이
위험하다는 생각을 못하게 만든 것인지는 분명히 밝혀졌다고
판단합니다. 이미 도시바 매뉴얼에서조차 여자기 Housing 내부는
수소누출로 폭발위험이 있으며, 그에 따른 관리가 필요한 것으로
나와 있습니다.
그런데도 이러한 사실을 전혀 인식하지 못한 채 발전기가 운전
되었다는 것은 극도의 안전결핍 상태에서 언제든 사고가 날 수
있었다는 것을 뜻합니다.
게다가 새로 도입되는 시설과 노후시설의 디자인비교 등을
실시할 마인드만 있었어도, 정기 오버홀과 수명연장프로젝트 등
꾸준하게 노후시설 디자인을 수정하여 시설개선을 할 기회는 충분히
있었다는 것입니다.
노동부로부터 수소설비 관련한 사전위험성평가를 PSM을 통해
구축하라는 명령을 2005년 받았을 때 여자기 Housing에 대한
gas detector만 설치했더라도 이번 사고는 발생하지 않았을 것입니다.
결국 이번 사고는 현재의 보령화력의 안전수준이 어느 정도인지
드러내주는 계기가 되었으며, 안심하고 현장에서 일할 수 있는
상황이 아님을 보여준 것입니다.
주요 내용은 다음과 같다
보령화력 제2호기 발전기(Collector Side) 수소漏出에 의한 폭발
사고조사 중간보고서
2006년 10월 11일(수)
발전노조 중부발전본부/보령화력지부
1. 조사과정보고
발전노조 중부본부와 보령화력지부는 사고 당일인 9월 30일(토)부터
지금까지 적극적으로 사고조사를 진행해오고 있습니다.
사고조사의 대략적 과정은 다음과 같습니다.
2) 조사 경과
● 2006년 10월 9일
09:00~10:00 조사를 위한 사전회의(종합사옥 2층 대회의실)
- 노동조합, 사측(본사 및 보령), 제작사(도시바), 정비업체(한전기공),
시공사(두산중공업), 노동부 근로감독관
09:30~19:30 분해 및 점검
- #8 베어링 분해, 씰케이싱 분해, 씰시그먼트 분해등 발전기 외부측에서 내부측으로 순차적으로 분해해가며 외관점검 및 조사
14:00 중간회의
- 14시 현재 씰케이싱까지 분해상태
- 씰시그먼트(7시방향) 글리어런스 확장 육안확인
- 씰시그먼트 스프링 장력 의문제기
- 씰시그먼트 편심 의문제기
20:00 정리회의
- 씰링 누설 가능성 의문제기
- 씰시그먼트 스프링 탈락 또는 스프링 장력 이완 의문제기
- 씰 오일중 불순물에 대한 의문제기
21:00 노동조합 정리회의
- 조합원의 제보를 바탕으로 도사바사 영문 매뉴얼 해석결과,
발전기 정지 2~3일후 발전기 및 콜렉터링 측 러버 게스켓부로 수소漏出
가능성 경고문 발견
- 근로감독관께 내일 조사시 발전기 회전자 러버 게스켓부 가스漏出
집중점검 의뢰
● 2006년 10월10일
09:40~10:20 사전회의
- 발전기 회전자 중심공측 리크체크 의뢰
- 발전기 에어 리크체크 및 프레온가스 주입 리크체크 예정
10:30~ 발전기 에어 리크체크(압력 2k까지 승압)
14:00 프레온가스 리크체크(발전기 공기압 2k)
- 공기압 2k에서 프레온가스 약 5리터 주입(버틀 압력:4.1k)
- 씰링 저어널부 프레온가스 漏出감지
- 콜렉터링측 러버가스켓부는 가수漏出 확인 않됨
16:00 발전기 공기압 상승후 프레온가스 漏出조사(발전기 공기압 4.2k)
- 공기압 4.2k에서 프레온가스 추가 주입하려 했으나, 프레온가스 압력이 4.1k로 주입하지 못함
- 수소순도 검출 센싱라인 플렌지를 풀어 디텍팅 결과 프레온가스 檢出로 발전기 내부에 프레온가스가 잔존하고 있는 것을 확인
- 씰링 1시방향 프레온가스 檢出됨(1~3)
- 콜렉터링측 러버게스켓부 에서는 가스漏出 발견하지 못함
- 그 외 제작사측에서 제시한 14개 점검 포인트에서 漏出은 감지되지 않음
19:30 노조, 노동부근로감독관, 산업안전공단기술위원, 안전담당부서 회의
- 공단기술위원은 씰링에서 가수누출은 미소량이므로 아주 일반적인 것이고, 따라서 씰시그먼트의 문제는 없는 것이므로 1차 조사 종결을 주문
- 노조에서는 명확한 원인 확인 없이 1차 조사 종결은 절대불가하다는 입장과, 관계기관의 입회 조사가 더 필요하다고 요구
- 정리회의에서 추후 조사방법 및 조사일정을 결정하자고 잠정결정
18:20 정리회의
- 노조에서 현재 상태의 회사측 입장 요구하자, 아직 결정된바 없다고 함
- 노조는 당시의 제반조건을 갖춘 상태에서 재조사할 것과 발전기 회전자 중심공측 가스누출 시험을 하자는 것에 논쟁 끝에 노조 요구 받아들임
21:00 노조 정리회의
- 조합원동지들께 중간보고 사항 및 향후 대응 논의
2. 노동조합 사고조사의 원칙과 방향
많은 사고들이 조합원의 잘못으로 매도되는 경우가 있으며, 근본원인에 접근하지 못하고 증상만을 다루고 끝나는 경우가 있습니다. 그러나 대부분의 사고는 사고를 발생시킨 시스템적 에러가 존재하게 됩니다. 그것을 찾아내면 동종 사고를 근원적으로 예방할 수 있습니다. 조합원의 잘못으로 매도하면 언제든 똑같은 사고가 발생할 수 있다는 두려움 속에서 우리는 작업을 해야 합니다. 노동조합은 단순한 증상조사가 아니라 시스템적 에러를 찾아내는 조사를 진행하려고 하였으며, 앞으로도 그렇게 할 것입니다.
3. 사고조사의 방법
design maintenance & inspection system
alarm system
mitigation system
procedure & training system
human factor
시스템 에러를 찾아내는 방법은 외국의 PACE 노동조합(Paper, Allied-Industrial, Chemical & Energy Workers International Union)에서 개발하였고, 우리나라에서는 장치산업의 대표인 화학섬유연맹에서 여수산단을 중심으로 개발한 TOP(Triangle of Prevention) 프로그램의 사고조사 기법을 활용하였습니다.
이 기법은 로직트리(logic tree) 기법을 이용하여 사고의 근본원인을 찾아내는 것으로, 사고의 근본적 원인을 6개의 시스템적 범주로 구분합니다(오른쪽 그림).
이 기법은 장치와 설비의 디자인이 매우 중요한 발전산업과 같은 장치산업 조사에 탁월한 것으로 세부적인 하위시스템을 간략히 설명하면 다음과 같습니다.
- 디자인시스템 : 만약 공장 자체가 위험하게 설계되었다면, 분명히 위험한 상황이 올 것이다. 안전시스템 중 디자인 시스템은 공정 디자인 단계부터 가능한 한 저위험 공장(시설)을 선택한다거나 저위험 물질을 선택함으로써 위험을 사전에 감소시키는 것을 말한다.
- 정비보수와 감독시스템 : 제대로 디자인된 장치도 안전하지 않은 고철덩어리가 될 수 있다. 제대로 정비되고 보수되지 않으면, 감독되거나 고쳐지지 않으면 언제든 발생할 수 있는 일이다.
- 알람시스템 : 안전을 위한 경고시스템은 위험상황이나 잠재적으로 위험한 상황을 알려줄 수 있는 장치를 사용하는 것이다. 이러한 장치는 위험한 상황을 제어하거나 완화시키기 위해 사람이 무엇을 해야 하는지 알려준다.
- 완화장치 시스템 : 심각한 사고에 의한 위험한 결과를 예방하기 위하여 자동적으로 제어할 수 있는 장치를 사용하는 것을 말한다.
- 훈련과 절차 시스템 : 위험한 공정의 운전과 보수는 서면으로 절차가 작성되어 있어야 하며, 훈련이 이루어지는 시스템이 필요하다. 위험이 크면 클수록 훈련과 절차의 필요성은 더 커진다.
- 인간요인 시스템 : 개개인 노동자에게 직접적인 영향을 줄 수 있는 다양한 요인들을 포함한다. 물리적 컨디션, 인간공학, 보호구, 인센티브 프로그램 등이 포함된다.
4. 사고현장의 모습
◎ 사고전 여자기 housing 모습(제1호기)
◎ 사고현장 전경
◎ Collector side
5. 사고분석 결과(2006년 10월 11일 현재)
1) 사고경위
◎ 2006년 9월 29일
11:00 : 발전기 air leak test 시작(Air Pr : 4.18 kg/cm2)
◎ 2006년 9월 30일
09:00 : 발전기 air leak test 종료(Air Pr : 4.16 kg/cm2)
16:00 - 18:00 : 발전기 내부 air를 CO2 가스로 치환
20:00 - 21:14 : 발전기 내부 CO2를 H2 가스로 치환(H2 Pr : 0.4 kg/cm2)
21:50 : H2 가스 48병 충진, 압력 0.9 kg/cm2, 순도 92.6 %
21:51 경 : 발전기 회전자 집전극측 하부 oil leak 발견 및 보고
21:53 경 : 발전기 oil leak 위치 파악을 위한 점검 실시
21:57 경 : 굉음과 함께 폭발
22:15 경 : 재해자 발견 및 119 구조요청
22:40 경 : 보령소방서 구급대 도착, 재해자 긴급후송
◎ 2006년 10월 1일
발전기 내부 수소가스 빼내는 작업 완료
2) 피해규모
① 인적 피해 : 박종태 조합원 사망(만 41세)
② 물적 피해 : 미파악
3) 주요사고 원인 분석결과
주요 결과를 간략히 요약하면 다음과 같습니다.
◎ Design System Error
① 도시바에서 제공된 매뉴얼에는 운전 정지시 여자기 Housing 내부로 수소가 유입되어 축적될 가능성이 있는 것으로 되어 있음. 그러나 애초 밀폐형으로 디자인하고 운전정지시에는 강제 Vent가 없도록 설계함으로써 밀폐공간내의 폭발가능성이 애초 디자인단계부터 발생되었음
② 여자기 Housing 상부에서 충분히 vent가 이루어지기에는 구경이 너무 작고, 필터로 인하여 Vent 장애가 생기는 형태라서 쉽게 막힐 수 있는 구조로 디자인된 문제가 있음.
③ 노동부 지적에 의해 수소설비에 대한 공정안전보고서(PSM)를 작성하게 되었음에도 여자기 Housing을 누락시킴으로써 gas detector 설치를 하지 않았고, 내부 조명설비를 방폭형으로 하지 않았으며, 비상상황 등에서 수소누출을 예상한 안전작업절차를 PSM 상에 마련하지 못하였음
◎ Maintenance & Inspection System Error
① 70년대 설계된 시설의 불안전성에 대해 의심하지 않고, 최근 도입되는 시설의 변경된 디자인을 참조하여 시설개선을 추진하였어야 하나 그렇지 못하였음. 특히 생명연장 프로젝트를 추진하는 과정에서도 생산성만 중시하고 설계상의 안전성에 대한 검토는 이루어지지 않음.
② 여자기 Housing 내부로의 수소유입 가능성을 제거하기 위한 사전정비로서 rubber gasket 교체 등이 주기적으로 이루어졌어야 하나 그렇지 못함.
◎ Procedure & Training System Error
① 도시바에서 제공된 원문 매뉴얼로부터 여자기 Housing내부의 수소유입 및 축적 가능성을 인식하고 5년마다 rubber gasket을 교환하는 등의 적극적 정비절차를 마련하지 않음
② 여자기 Housing 내부로 수소유입 가능성을 인식하지 못함에 따라 PSM을 통해 여자기 Housing 폭발 방지를 위한 안전접근 및 점검절차를 마련하고 운전원들에게 훈련하지 않음
③ 오버홀 등의 작업이 생산성을 중심으로 이루어지며, 시설안전을 위해 무엇을 하여야 하는지에 대해 적극적으로 사고하고 정비하도록 하는 절차가 없음. 오히려 공기단축에만 관심이 있음
① 폭발로 인해 운전원 사망이 이루어진 직접적 원인
- 여자기 housing 내부에 수소가스가 차면서 미상의 발화원에 의해 폭발이 일어났고, 폭발 당시 오일의 leak를 점검하기 위하여 사망한 운전원이 collector side로 접근하였음.
- 여자기 Housing의 폭발과정에서는 중요한 디자인 시스템 에러 등이 작용한 것으로 드러났으며, 운전원이 수소가스의 누출을 전혀 의심하지 못한 상태에서 collector side로 곧장 접근한 것에도 심각한 시스템 에러가 존재하는 것으로 분석되었음
② 여자기 Housing 내부가 밀폐되는 과정에서 발생된 시스템 에러
- 여자기 Housing의 근본적 설계 오류 : 도시바가 설계한 제1, 2호기 여자기 Housing은 1970년대 설계에 따라 발전기와 밀착되어 연결되는 구조로서 열린 공간이 존재하지 않을 시에는 밀폐환경이 조성될 수 있음. 70년대 설계시에는 수소가스의 누출에 따른 폭발위험 방지를 위하여 터빈과 collector side 사이를 띄워 housing을 설치하는 디자인이 존재하지 않았음. ➡ Design system error
- 여자기 Housing 설계 오류를 바로잡는 개선 작업 부재 : 20년 이상 운전한 설비는 운전과정에서 디자인 에러를 감지하고 개선과정을 거치게 되는 것이 일반적임에도 불구하고 제2호기 여자기 housing의 위험성은 전혀 검토되지 못하였음. 특히 제2호기 수명연장 프로젝트를 추진하는 과정에서 도시바가 잦은 방문을 하며 성능개선을 위한 설비점검을 진행하였음에도 불구하고 구형설계의 오류를 지적해 주지 않았음. 또한 회사는 생산성을 위한 성능개선에는 관심이 있으면서도 노후된 설비의 디자인 시스템 에러에는 관심이 없어, “모든 설비는 더 안전하게 개선할 수 있다”는 원칙을 무시하였음. 이는 정비보수와 감독 시스템 에러에 해당함 ➡ Maintenance & Inspection system error
- 정상 가동시 Housing 내부는 환기가 이루어지도록 되어 있으나 정지시에는 대책이 없어 수소가스의 누출시에 대한 디자인 에러가 존재함 ➡ Design system error
- Housing 상부의 vent hole의 경우 폭발로 유실되어 상태를 파악할 수 없으나, 제1호기의 같은 부위를 점검해 본 결과 hole이 막혀서 제기능을 못하는 것으로 파악되었음. ➡ NMI(Need More Information)
③ 여자기 Housing 내부로 H2 gas가 유입되는 과정에서 작용한 시스템 에러
- 현재까지의 조사에 의하면 air leak test 결과 #8 베어링에서 누출이 감지되었음(오른쪽 사진, 프레온테스트 모습). 그러나 무엇 때문에 leak가 발생했는지는 명확하지 않음.
- 현재까지 의심되는 원인은 Seal segment를 통하여 베어링 쪽으로 누출될 가능성이 있으며, rubber gasket의 노화로 인해 누출이 발생할 수도 있고, seal oil system을 비롯해 기타 원인들도 누출을 발생시킬 수 있는 것으로 검토되고 있음.
④ 여자기 Housing 내로 H2 gas가 유입될 가능성을 전혀 몰랐던 문제의 시스템적 원인 1
- 어떻게 수소가 누출되었는지는 아직 모르지만 분명한 사실은 여자기 Housing 내부에 수소가 누출될 가능성이 존재한다는 것이었음. 한편, 도시바에서 제공한 영문 매뉴얼에 따르면 다음과 같이 여자기 Housing 내부에 H2 gas의 leak가 충분히 발생할 수 있으며, 이로 인하여 폭발이 발생할 수도 있다고 지적되어 있음
“The life of the rubber gasket(compression set) is from three to five years., the deterioration occurring faster if the machine is subject to frequent starting and stopping due to the temperature change causing the copper bars and studs to expand and contract. Deteriorated packing will result in leakage, with possible danger of the hydrogen gas accumulating in the collector cover and exploding. Suck leakage does not occur when the machine is in operation. It only develops after the machine has been shut down for about two to three days(after the machine has cooled down completely)."
- 따라서 적극적으로 rubber gasket을 점검하고 노후된 gasket을 새것으로 교체하였어야 하나 지난 20여년 동안 A급 정비가 이루어질 경우 leak test는 하였으되 gasket의 상태를 점검한 적은 없음
- 그 이유는 도시바에서 gasket의 상세도면, 재질 등에 대한 정보를 전혀 제공하지 않아 분리한 이후 교체 또는 정비하기 곤란한 것이 첫 번째 이유이며, 회사에서 이 매뉴얼의 내용을 전혀 숙지하지 못하여 H2 gas의 누출가능성을 인식하지 못하고 정비 절차를 마련하지 못한 것이 두 번째 이유임.
- 도시바에서 정보를 제공하지 않은 것은 디자인 시스템 에러에 해당하며 ➡ Design system error,
보수작업 절차가 마련되지 않은 것은 정비보수 및 감독시스템 에러에 해당 ➡ Maintenance & Inspection system error
⑤ 여자기 Housing 내로 H2 gas가 유입될 가능성을 전혀 몰랐던 문제의 시스템적 원인 2
- 도시바에서 제공하는 영문매뉴얼에 존재하는 내용이 국문 운전매뉴얼에 누락된 이유는 알 수 없다. 그러나 이 때문에 H2 gas 사용 시설에 대한 PSM(공정안전보고서) 작성 과정에서조차 Collector side에 대한 검토는 전혀 이루어지지 않았다. PSM 작성과정에서 노동부로부터 여러 가지 지적사항이 발생하여 개선함으로써 다른 부위는 안전성이 향상되었으나 정작 위험한 곳에 대해서는 어떠한 개선도 없었던 것이다. 특히 H2 gas charging 작업을 하는 곳에는 gas detector가 설치되었으나, Collector side에는 전혀 detector가 설치되지 않았다. ➡ Design system error
- 만약 Collector side의 위험성을 인식하고 PSM을 제대로 작성하였다면 운전원은 단순한 oil leak로 상황을 판단하지 않았을 것이며, 수소가스의 누출을 의심하고 훨씬 조심스러운 접근을 동료들과 함께 진행하였을 것이다. PSM이 제대로 작성되지 않음에 따라 사람의 목숨을 좌지우지하는 훈련과 절차시스템에 에러가 발생한 것이다. ➡ Procedure & Training system error
6. 노동조합의 사고에 대한 입장과 향후계획
이번 사고는 수소의 누출이 어느 지점에서 왜 발생하였느냐 하는 기술적 원인에 대해서는 투명히 밝혀지지 않을 수도 있지만, 무엇이 우리로 하여금 여자기 Housing이 위험하다는 생각을 못하게 만든 것인지는 분명히 밝혀졌다고 노동조합은 판단합니다.
이미 도시바 매뉴얼에서조차 여자기 Housing 내부는 수소누출로 폭발위험이 있으며, 그에 따른 관리가 필요한 것으로 나와 있습니다. 그런데도 이러한 사실을 전혀 인식하지 못한 채 발전기가 운전되었다는 것은 극도의 안전결핍 상태에서 언제든 사고가 날 수 있었다는 것을 뜻합니다. 게다가 새로 도입되는 시설과 노후시설의 디자인비교 등을 실시할 마인드만 있었어도, 정기 오버홀과 수명연장프로젝트 등 꾸준하게 노후시설 디자인을 수정하여 시설개선을 할 기회는 충분히 있었다는 것입니다. 노동부로부터 수소설비 관련한 사전위험성평가를 PSM을 통해 구축하라는 명령을 2005년 받았을 때 여자기 Housing에 대한 gas detector만 설치했더라도 이번 사고는 발생하지 않았을 것입니다.
결국 이번 사고는 현재의 보령화력발전소의 안전수준이 어느 정도인지 드러내주는 계기가 되었으며, 안심하고 현장에서 일할 수 있는 상황이 아님을 보여준 것입니다. 따라서 노동조합은 이후 조합원들이 현장에서 안심하고 일할 수 있는 안전한 발전소가 되도록 최선을 다할 것입니다.
지금까지 사고의 조사를 위하여 여러 기관이 우리 현장을 방문하였으나, 향후 안전한 현장을 만드는 역할은 노사가 해야 할 것입니다. 따라서 이번 사고와 관련한 특별산업안전보건위원회를 개최하여 위에서 지적한 개선사항을 추진하기 위한 논의를 진행해야 할 것입니다. 노동조합은 특별산업안전보건위원회를 준비하면서 안전한 현장을 만들기 위해 무엇이 필요한지에 대해 조합원 동지들의 의견을 묻고 우리의 안을 만들도록 할 것입니다.
첨부자료 1. 수소의 특성과 폭발조건
수소가스의 특성
수소는 몇가지 독특한 성질을 가지고 있어서 다른 가연성 가스들보다 더 위험할 수 있다. 수소는 사전에 위험성을 감지하기 매우 어렵다. 무색, 무취, 무미의 가스이기 때문이다. 수소가 탈 경우 매우 고온이 조성되지만 불꽃이 잘 안보인다.
수소는 다른 가연성 가스들에 비해 굉장히 넓은 범위에서 가연성이 있다. 공기와 섞여서 약 4 - 75 %의 범위로 수소가 존재하면 언제든 불붙을 가능성이 있다. 수소가 4 % 이상 함유되어 있을 경우 불꽃, 스파크, 정전기에 의해서 화재가 발생될 수 있다. 이 때문에 폭발위험범위도 넓다. 만약 밀폐된 공간에서 공기와 혼합이 균등하게 이루어질 수 있는 조건이라면, 수소는 18 - 59 %의 범위 내에서 폭발이 이루어질 수 있다.
출처 : 미국 캘리포니아 주립대학, Lawrence Livermore National Laboratory의 ES&H Manual 중
폭발의 원인
해외에서 발생된 수소 폭발사고의 대부분은 스파크나 불꽃과 같은 구체적인 점화원에 의해 발생된 것으로 보고되고 있다. 따라서 이번 사고에서도 자연 폭발보다는 아직 알지 못하는 점화원이 있었다고 보는 것이 더 가능성이 높다. 실내등이 방폭등이 아니었던 점 등이 고려되어야 한다.
근거자료 : battery charge area의 폭발사례 http://www.arrgh.com/HGD%20FAQ.html
Teesside Power Station 폭발사고 사례 http://members.aol.com/rav0077/accidents.html 등
이번 사고 위치의 폭발 가능성
보고서에서 지적하고 있듯이 수소가스가 폭발할 수 있는 최적의 조건이
여자기 housing에 조성된 것으로 볼 수 있다.
1. 보령화력 : 10-19
- 폭발사소로 인한 우리의 동지가 세상을 떠났다, 이젠 책임자 처벌이 우선되어야 한다. (x)
