126회 화공안전기술사 기출문제 풀이 - 4교시

126회 화공안전기술사 기출문제 풀이를 공유드립니다. 기술사 문제의 특성상 정답은 없지만, 기술사 도전을 하고 계시는 분들에게 도움이 되고자 하는 마음으로 공유드립니다. 전 문제 풀이 및 해설 공유드릴 예정이고, 유튜브를 활용하여 상세한 해설도 진행할 예정입니다. 현재는 화공안전기술사 4교시입니다

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1. 고장률을 기반으로 FTA에서 정상 사상(반응기 과압)의 발생 확률을 구하시오. (단, 운전기간은 1년으로 한다)

P-84-2021 결함수 분석 기법, 2020년 산업안전지도사(화공안전 2차) 9번

P-84-2021 결함수 분석.pdf

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1. 개요
결함 수분석(Fault Tree Analysis, FTA) 기법"이란 사고의 원인이 되는 장치의 이상이나 고장의 다양한 조합 및 작업자 실수 원인을 연역적으로 분석하는 방법을 말한다
결함수 기호의 설명은 아래와 같다

2. 설비의 운용효율과 안전성 등을 고려하여 공장의 기기를 배치한 결과 120dB의 강한 소음을 발생하는 2기의 스팀터빈이 같은 장소에 설치되었다. 2기의 터빈이 동시에 가동될 때 발생하는 소음의 크기를 구하고, 여기에서 소음을 줄이기 위한 기술적인 조치에 관해 설명하시오.

합성 소음에 대하여 아는 게 아니라면 저는 선택을 안 할 것 같습니다만… ^^;; 문제 풀이를 아래와 같이 합니다.

1. 소음의 정의
소음이란? 시끄러워서 불쾌감을 느끼게 만드는 소리로 청각에 큰 영향을 미치며 심한 경우에는 듣는 능력의 장애가 올 수 있다. 또한 화학공장 등에서 과한 소음은 작업자의 주위를 분산시켜 또 다른 사고 혹은 지시를 이행 못하는 경우가 발생할 수 있다.

2. 합성 소음 계산 (2기의 스팀터빈 동시 가동될 때 발생하는 소음)
하기의 식으로 계산을 진행한다.

상세한 풀이는 아래와 같다.

3. 소음을 줄이기 위한 기술적 조치
3-1. Noise Enclosure
스팀터빈 소음이 공장구역으로 전파되는 경로를 차단하기 위해 방음 박스를 설계할 수 있다. Noise Enclosure 설계에는 차음, 차진, 흡음 대책뿐만 아니라 설비 환기를 고려하여 적정 규격을 적용하게 된다. 주파수 분석을 통해 저감 하고자 하는 특정 주파수 대역을 선정할 수 있으며, 그 결과를 참고하여 차음 및 흡음재의 두께를 선정할 수 있다.

3-2. 소음기 (Silencer)
주로 vent 등 소음이 큰 곳에 설치한다.
3-3. Acoustic Insulation (배관 방음)
배관과 같이 그 전파 경로와 길이가 길거나 소음 방사 면적이 클 경우, Acoustic Insulation을 적용하게 된다.

3. 인화성 액체 등 위험물 저장탱크 통기관에 역화를 방지하기 위하여 설치하는 화염 방지기(화염 방지장치)에 대하여 산업안전보건법 및 위험물 안전관리법에서 각각 규정하는 사항에 대하여 설명하시오.

산업안전보건 기준에 관한 규칙 269조, 위험물 안전관리법 시행규칙 별표 6

1. 개요
화염 방지기라 함은 가연성 가스 또는 인화성 액체를 저장하거나 수송하는 설비 내, 외부에서 화재가 발생 시 폭연 및 폭굉 화염이 인접 설비로 전파되지 않도록 차단하는 장치를 말한다

1-1. 사용목적에 따른 화염 방지기의 종류
1. 관 말단 화염 방지기
통기관의 말단 부분에 설치하여 설비 외부에서 발생한 화염이 설비 내부로 전파되지 않게 하는 보호 기능
2. 관내 폭연 방지기
배 관중에 설치하여 화재 및 폭발이 발생할 경우 반대편으로의 화염전파를 차단하는 보호 기능
3. 관내 폭굉 방지기
긴 배관 내에서 가속화된 폭굉파가 발생한 경우 폭굉의 전파를 차단

2. 산업안전보건법 규정사항
- 사업주는 인화성 액체 및 인화성 가스를 저장취급하는 화학설비에서 증기나 가스를 대기로 방출하는 경우에는 외부로부터의 화염을 방지하기 위하여 화염 방지기를 그 설비 상단에 설치하여야 한다. 다만, 대기로 연결된 통기관에 통기밸브가 설치되어 있거나, 인화점이 섭씨 38도 이상 60도 이하인 인화성 액체를 저장, 취급할 때에 화염방지 기능을 가지는 인화방지망을 설치한 경우에는 그러하지 아니하다.
- 사업주는 제1항의 화염방지기를 설치하는 경우에는 산업 표준 화법에 따른 한국산업 표준에서 정하는 화염 방지장치 기준에 적합한 것을 설치하여야 하며, 항상 철저하게 보수, 유지하여야 한다.

3. 위험물 안전관리법 규정사항
인화점이 38C 미만인 위험물만을 저장 또는 취급하는 탱크에 설치하는 통기관에는 화염 방지장치를 설치하고, 그 외의 탱크에 설치하는 통기관에는 40 메쉬(mesh) 이상의 구리 망 또는 동등 이상의 성능을 가진 인화 방지장치를 설치할 것. 다만, 인화점이 70도 이상인 위험물만을 해당 위험물의 인화점 미만의 온도로 저장 또는 취급하는 탱크에 설치하 는 통기관에는 인화방지장치를 설치하지 않을 수 있다.

P-70-2019 화염방지기 설치 등에 관한 기술지침.pdf

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4. 산업안전보건 기준에 관한 규칙에서 정하는 보일러의 폭발 사고를 예방하기 위한 안전장치 4가지에 대하여 설명하시오.

산업안전보건 기준에 관한 규칙 116~119조

1. 보일러란?
연료를 태우거나 전기를 이용해, 물을 끓여 증기를 발생시키는 기계.

2. 보일러의 안전장치
2-1. 압력방출장치
1. 사업주는 보일러의 안전한 가동을 위하여 보일러 규격에 맞는 압력방출장치를 1개 또는 2개 이상 설치하고 최고 사용압력(설계압력 또는 최고허용압력을 말한다. 이하 같다) 이하에서 작동되도록 하여야 한다. 다만, 압력방출장치가 2개 이상 설치된 경우에는 최고 사용압력 이하에서 1개가 작동되고, 다른 압력방출장치는 최고사용압력 1.05배 이하에서 작동되도록 부착하여야 한다.
2. 제1항의 압력방출장치는 매년 1회 이상 국가 교정업무 전담기관에서 교정을 받은 압력계를 이용하여 설정압력에서 압력방출장치가 적정하게 작동하는 지를 검사한 후 납으로 봉인하여 사용하여야 한다. 다만, 공정안전보고서 제출 대상으로서 공정안전보고서 이행 상태 평가결과가 우수한 사업장은 압력방출장치에 대하여 4년마다 1회 이상 설정압력에서 압력방출장치가 적정하게 작동하는지를 검사할 수 있다.

2-2. 압력 제한 스위치
사업주는 보일러의 과열을 방지하기 위하여 최고 사용 압력과 상용 압력 사이에서 보일러의 버너 연소를 차단할 수 있도록 압력 제한 스위치를 부착하여 사용하여야 한다.

2-3. 고저 수위 조절장치
사업주는 고저수위 조절장치의 동작 상태를 작업자가 쉽게 감시하도록 하기 위하여 고저 수위 지점을 알리는 경보등, 경보음 장치 등을 설치하여야 하며, 자동으로 급수되거나 단수되도록 설치하여야 한다

2-4. 화염 검출기
보일러의 폭발 사고를 예방하기 위하여 정상적으로 작동될 수 있도록 유지, 관리해야 한다

5. 분진폭발의 조건과 위험성에 대하여 설명하시오.

P-41-2015 분진폭발방지를 위한 폭연 방출구 설치방법에 관한 기술지침/D-12-2012 분진폭발방지에 관한 기술지침

P-41-2015 분진 폭발방지를 위한 폭연방출구 설치방법에 관한 기술지침.pdf

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1. 분진이란?
- 분진: 직경 500마이크론 미터 이하의 미세한 고체상의 분말
- 가연성 분진: 크기와 모양에 관계없이 적절한 비율로 공기와 혼합되거나 기타 산화성 매개체와 일정 농도 이상으로 혼합되어 화재나 폭연의 위험성을 갖는 가연성 분말을 말한다.

2. 분진의 발생조건
분진폭발이 일어나기 3가지 조건은 가스 폭발과 마찬가지로 연료, 산화제 및 점화원으로 나타낸다.
다만, 분진 폭발의 필수 요소 중 연료인 분진의 요구사항을 다음과 같이 표현할 수 있다.
- 당해 분진은 연소성을 가지고 있어야 한다
- 당해 분진이 공기 중에 부유되어 있어야 한다
- 당해 분진이 공기중에 부유되었을 때 화염이 전파될 수 있는 분진의 입도를 가지고 있어야 한다
- 당해 분진의 농도는 폭발 범위 안에 있어야 한다


3. 분진폭발의 위험성
3-1. 파괴력 - 고발화 에너지(발생 열량)
총 발생 열량은 가스폭발에 비해 크기 때문에 건물이나 설비의 파손 위험성이 높게 나타나는 경향도 있다. 이러한 원인은 분진 입자의 연소시간이 상대적으로 가스의 연소시간보다 길기 때문에 결과적으로 파괴력이 증대된다. 또한 단위체적당 탄화수소량이 높을 수 있다.

3-2. CO 발생
분진폭발이 발생하면 화염이 전파되면서 연소반응을 통해 그 부근의 산소를 대량으로 소비하게 되는데, 이 과정에서 산소 부족으로 불완전 연소되는 분진이 증가하면서 CO가 대량 발생한다. CO로 인하여 저산소증에 따른 중독으로 사망할 수 있다.

3-3. 2차, 3차 폭발
분진폭발이 일어나면 고온의 화염이 분진과 공기가 존재하는 곳이라면 어떠한 장소에라도 전파될 수 있으므로 폭발 현상이 확대될 수 있다. 또한 분진폭발이 발생하면 분진 입자가 타면서 폭풍에 실려 먼 거리에까지 날아가기 때문에 불에 타는 피해는 가스폭발사고보다 높게 나타난다.

6. 산업안전보건법에 따른 유해한 작업의 도급 금지, 예외적 도급 허용, 도급 승인 대상 작업 및 도급 승인 시 제출 서류에 대하여 각각 설명하시오.

산업안전보건법 58조, 59조, 시행령 51조, 산업안전보건법 시행규칙 78조(도급 승인 등의 신청)

1. 도급이란?
명칭에 관계없이 물건의 제조, 건설, 수리 또는 서비스의 제공, 그 밖의 업무를 타인에게 맡기는 계약을 말한다.

2. 유해한 작업의 도급금지
- 도금작업
- 수은, 납 또는 카드뮴을 제련, 주입, 가공 및 가열하는 작업
- 허가대상물질을 제조하거나 사용하는 작업

3. 예외적 도급 허용
1. 일시 간헐적으로 하는 작업을 도급하는 경우
2. 수급인이 보유한 기술이 전문적이고 사업주의 사업운영에 필수 불가결한 경우로서 고용노동부 장관의 승인을 받는 경우
- 2번의 경우 고용노동부 장관이 실시하는 안전보건에 관한 평가를 받아야 한다.

4. 도급 승인 대상 작업
급성독성, 피부 부식성 등이 있는 물질의 취급의 경우 고용노동부 장관의 승인을 받아야 한다
여기서 급성독성, 피부 부식성 등이 있는 물질은 아래와 같다
- 중량 비율 1% 이상의 황산, 불화수소, 질산 또는 염화수소를 취급하는 설비를 개조 분해 해체 철거하는 작업 또는 해당 설비에서 이루어지는 작업
- 그밖에 산업재해보상보험 및 예방심의위원회 심의를 거쳐 고용노동부 장관이 정하는 작업

5. 도급 승인 시 제출서류
- 도급 대상 작업의 공정 관련 서류 일체(기계 설비의 종류 및 운전조건, 유해 위험물질의 종류 사용량, 유해 위험요인의 발생 실태 및 종사 근로자 수 등에 관한 사항이 포함되어야 한다)
- 도급작업 안전보건관리계획서(안전작업절차, 도급 시 안전 보건관리 및 도급작업에 대한 안전 보건시설 등에 관한 사항이 포함되어야 한다)
- 안전 및 보건에 관한 평가 결과(변경 승인은 해당되지 않는다)