산업안전기사 실기 신출대비 — 화공안전/PSM·HAZOP 해설 페이지

[모범답안]
탱크가 2기 이상인 경우 방유제(방류벽) 용량은 '용량이 가장 큰 탱크 용량의 110% 이상'이어야 한다.
- 최대 탱크 용량 = 500 kL
- 방유제 최소 용량 = $500\times1.1=550$ kL
∴ 550 kL 이상
(검산: $550\div500=1.10=110\%$)
■ 핵심 채점어: 2기 이상=최대탱크 기준 / 110%(1.1배) / 500×1.1 / 550 kL
※ 근거: 위험물안전관리법 시행규칙 별표6(옥외탱크저장소의 위치·구조 및 설비의 기준) Ⅸ 방유제 — 방유제 용량은 탱크가 하나인 때 그 탱크 용량의 110% 이상, 2기 이상인 때 용량이 최대인 탱크 용량의 110% 이상. 인화성이 없는 액체위험물은 100%로 본다(본 문항은 인화성 액체이므로 110% 적용). 규정 문언 웹검증 완료.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6(옥외탱크저장소 방유제)에 따라 탱크가 2기 이상이면 방유제 용량은 용량이 가장 큰 탱크의 110% 이상이어야 한다.

방유제 최소 용량 = 최대 탱크 용량 × 1.1
= 500 × 1.1
= 550 kL

혼동 주의: 세 탱크 용량의 합(1,000 kL)이 아니라 가장 큰 탱크 500 kL만 기준으로 삼는다. 인화성이 없는 액체위험물이면 110% 대신 100%를 적용한다.

[모범답안]
탱크 용량(원통 체적) $V=\dfrac{\pi}{4}\cdot D^{2}\cdot H=\dfrac{3.14}{4}\times10^{2}\times12=0.785\times100\times12=942$ m³
탱크가 1기이므로 방유제 용량은 탱크 용량의 110% 이상.
방유제 최소 용량 = $942\times1.1=1{,}036.2$ m³
∴ 약 1,036 m³ 이상
(검산: $1{,}036.2\div942=1.10$)
■ 핵심 채점어: V=(π/4)D²H / 942 m³ / 1기=110% / 1,036 m³
※ 근거: 원통 체적식 V=(π/4)D²H + 위험물안전관리법 시행규칙 별표6 방유제 용량 규정(탱크 1기: 탱크 용량의 110% 이상). 방유제 110% 규정 웹검증 완료.

[해설]

위험물안전관리법 시행규칙 별표 6에 따라 인화성 액체 옥외저장탱크의 방유제 용량은 탱크가 1기이면 그 탱크 용량의 110% 이상이어야 한다.

먼저 원통 탱크의 체적을 구한다.
$V=\dfrac{\pi}{4}D^{2}H=\dfrac{3.14}{4}\times10^{2}\times12$
$V=0.785\times100\times12=942$ m³

여기에 110%를 적용한다.
$942\times1.1=1{,}036.2$ m³이므로 최소 용량은 약 1,036 m³다.

혼동 주의: 탱크가 2기 이상이면 용량이 가장 큰 탱크 용량의 110% 이상이다.

[모범답안]
- 정성적 평가기법: ① HAZOP, ② Check-list, ⑤ FMEA, ⑥ What-if
- 정량적 평가기법: ③ FTA, ④ ETA
(정량적 기법은 사고의 발생빈도·확률을 수치로 산정하는 기법, 정성적 기법은 경험·체크리스트 등으로 위험요소를 도출·평가하는 기법)
■ 핵심 채점어: 정성: HAZOP·Check-list·FMEA·What-if / 정량: FTA·ETA / 빈도·확률 수치화=정량
※ 근거: 공정위험성평가(고용노동부 고시 및 KOSHA 위험성평가기법 분류) — 정량적: FTA·ETA·CCA 등 빈도/확률 산정, 정성적: HAZOP·Check-list·What-if·FMEA·PHA·상대위험순위 등. FMEA는 정성적(FMECA는 위험도지수 산정으로 준정량).

[해설]

공정위험성평가 기법은 사고의 발생빈도·확률을 수치로 계산하는지에 따라 정성적 기법과 정량적 기법으로 나뉜다.

• 위험과 운전분석(HAZOP)은 유량·온도 같은 공정변수에 가이드워드를 붙여 정상에서 벗어나는 상황과 그 원인을 찾는 정성적 기법이다.
• 체크리스트는 미리 만들어 둔 점검표와 대조해 빠진 것과 결함을 찾는 정성적 기법이다.
• 이상위험도 분석(FMEA·FMECA)은 부품의 고장형태와 그 영향을 표로 정리하는 정성적 기법이다.
• 사고예상질문분석(What-if)은 '만약 ~라면?' 하는 질문으로 사고 가능성을 짚어 보는 정성적 기법이다.
• 결함수분석(FTA)은 사고(정상사상)에서 거꾸로 원인을 AND·OR 게이트로 펼쳐 발생확률을 계산하는 정량적 기법이다.
• 사건수분석(ETA)은 초기사건에서 시작해 안전장치의 성공·실패로 갈라지는 경로마다 확률을 계산하는 정량적 기법이다.

외우는 요령: 확률을 나무(Tree) 구조로 계산하는 FTA·ETA만 정량적이고 나머지는 모두 정성적이다.

[모범답안]
① 30
② 2
③ 한국산업안전보건공단(공단)
■ 핵심 채점어: 30일 전까지 / 2부 / 한국산업안전보건공단(공단)
※ 근거: 산업안전보건법 시행규칙 제51조(공정안전보고서의 제출) — 유해·위험설비 설치·이전 또는 주요 구조 변경공사 착공일 30일 전까지 공정안전보고서 2부를 작성하여 공단(한국산업안전보건공단)에 제출. 조문 내용 웹검증 완료(공단은 접수 후 30일 이내 심사·1부 송부).

[해설]

산업안전보건법 시행규칙상 공정안전보고서는 유해·위험설비 공사를 시작하기 전에 공단의 사전 심사를 받도록 제출하는 서류다.

• 제출 시기 — 설치·이전·주요 구조부분 변경공사 착공일 30일 전까지 낸다.
• 제출 부수 — 2부를 작성해 내며, 공단이 심사 후 1부를 사업주에게 보낸다.
• 제출처 — 한국산업안전보건공단이 접수·심사한다.

외우는 요령: 제출은 착공 30일 전이고, 공단 심사도 접수 후 30일 이내라 "30"이 두 번 나온다.

[모범답안]
○ 의미: 발열반응에서 반응열에 의한 온도상승이 반응속도를 더욱 가속시키고, 가속된 반응이 다시 더 큰 발열을 일으켜 온도·압력이 제어 불가능하게 급격히 상승하는 자기가속 현상.
○ 방지대책(3가지)
1) 반응기 냉각능력(냉각수·냉각코일) 확보 및 반응온도 제어
2) 반응물(원료)의 공급속도·투입량 제어 및 교반 유지
3) 긴급 냉각(quench)·반응정지제 투입, 안전밸브·파열판·긴급벤트에 의한 긴급방출 및 온도·압력 감시·인터록
■ 핵심 채점어: 온도상승→반응속도 가속→발열 증가 / 제어불능 급상승 / 냉각능력 확보 / 공급속도 제어 / 긴급방출/반응정지제
※ 근거: 발열반응 폭주(자기가속 반응) 메커니즘 및 반응위험 방지대책(KOSHA GUIDE 반응위험 관리) — 냉각, 공급제어, 긴급방출/급냉.

[해설]

반응폭주는 발열반응에서 온도가 오르면 반응속도가 빨라지고 그만큼 열이 더 나는 과정이 되풀이되어, 온도·압력이 제어할 수 없을 만큼 급격히 치솟는 자기가속 현상이다.

• 냉각능력 확보·반응온도 제어는 냉각수·냉각코일로 반응열이 생기는 속도보다 빨리 열을 빼내는 대책이다.
• 원료 공급속도·투입량 제어와 교반 유지는 한 번에 반응하는 양을 줄이고 국부적으로 과열되는 것을 막는 대책이다.
• 긴급 냉각(quench)·반응정지제 투입과 긴급방출은 이상 시 반응을 멈추고 안전밸브·파열판·긴급벤트로 압력을 빼는 대책으로, 온도·압력 감시와 인터록으로 자동 작동시킨다.

외우는 요령: 세 대책을 열 제거 → 발열 억제 → 최후 방출 순서의 방어선으로 묶어 외운다.

[모범답안]
단열조건 에너지수지: $Q=m\cdot c_p\cdot\Delta T$ → $\Delta T=\dfrac{Q}{m\cdot c_p}$
$\Delta T=\dfrac{120}{3\times2.0}=\dfrac{120}{6}=20$ K
최종온도 = 25℃ + 20 = 45℃
(검산: $m\cdot c_p\cdot\Delta T=3\times2.0\times20=120$ kJ = Q)
■ 핵심 채점어: Q=m·cp·ΔT / ΔT=20 K / 최종 45℃ / 단열조건
※ 근거: 단열 에너지수지식 Q = m·cp·ΔT(열역학 기본식) — 반응열 전량이 혼합물 온도상승에 사용된다는 가정.

[해설]

단열조건에서는 반응열이 밖으로 빠져나가지 못하고 모두 혼합물을 데우는 데 쓰이므로 Q=m·c_p·ΔT를 적용한다.

식을 온도상승에 대해 정리해 대입한다.
$\Delta T=\dfrac{Q}{m\cdot c_p}=\dfrac{120}{3\times2.0}=\dfrac{120}{6}$
$\Delta T=20$ K

최종 도달온도는 초기온도에 온도상승분을 더한다.
25℃ + 20 = 45℃

혼동 주의: 온도차는 K와 ℃의 크기가 같아 20 K를 그대로 20℃로 더하면 된다.

[모범답안]
차단밸브가 닫혀 있으면 설비에 과압이 발생하더라도 안전밸브가 그 압력을 방출하지 못하게 되어, 안전밸브 본연의 기능(설정압력 초과 시 압력을 방출하여 설비의 폭발·파열을 방지)이 무력화된다. 이 경우 내부 압력이 계속 상승하여 설비의 폭발·파열 사고로 직결될 수 있으므로, 안전밸브 전·후단 배관에는 차단밸브 설치를 금지하는 것을 원칙으로 한다.
■ 핵심 채점어: 차단밸브 닫힘 시 과압 미방출 / 안전밸브 기능 무력화 / 압력 상승→폭발/파열 / 설정압력 방출 불가
※ 근거: 산업안전보건기준에 관한 규칙 제266조(차단밸브의 설치 금지) — '사업주는 안전밸브등의 전단·후단에 차단밸브를 설치해서는 아니 된다'(일부 예외 있음). 차단밸브로 안전밸브의 과압 방출 기능이 상실되는 것을 방지하기 위함. 조문 웹검증 완료.

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제266조는 안전밸브등의 전단·후단에 차단밸브를 설치하지 못하게 한다.

안전밸브는 설정압력을 넘으면 열려 압력을 방출해 설비의 폭발·파열을 막는 장치다. 차단밸브가 닫혀 있으면 과압이 생겨도 압력이 빠져나갈 통로가 막혀 이 기능이 무력화되고, 압력이 계속 올라 폭발·파열로 직결된다.

혼동 주의: 같은 조의 단서에 해당하는 경우(안전밸브를 여러 개 설치한 경우 등)에는 자물쇠형 차단밸브를 둘 수 있지만, 원칙은 설치 금지다.