사례연구: 삼불화질소(NF3) 퍼지판넬 화재사고에 대한 법공학적 접근
Case Study, Forensic Engineering Approach on Fire Accident of Purge Panel with Nitrogen Trifluoride (NF3)
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초록
ISO 탱크트레일러간 캐스캐이딩 작업을 마치고 배관 내의 삼불화질소(NF3)를 제거하기 위해 퍼지작업 중 화재·폭발이 발생하여 근로자 1명이 다쳤다. 경찰 등 여러 조사기관에서 사고원인을 단열압축 또는 이물질에 의한 점화로 추정하였지만 구체적인 인과관계는 밝혀내지 못했다. 화학물질에 의한 화재·폭발 원인조사는 재현이 어려우므로 본 사례에서는 현장에서 수집된 증거물과 시간-압력 기록을 조사하여 단열압축 현상과 이물질에 의한 충돌 가능성을 법공학적 측면에서 살펴보았다. 원인 분석결과, 다음과 같이두 가지 가능성을 확인할 수 있었다. 첫째, 밸브의 급격한 조작으로 단열압축이 발생하여 배관 내부의 온도가 급격히 상승하며 자연발화온도가 비교적 낮은 비금속물질이 점화되는 킨들링효과(kindling effect)에의해 화재·폭발이 발생하였을 가능성이 있다. 둘째, 비금속 밸브시트 성능저하로 금속표면과 밸브시트에삼불화질소가 직접 접촉하며 부식 및 표면열화가 발생한다. 열화된 금속표면과 밸브시트로부터 입자 등 이물질이 분리되어 고속으로 움직이다 고정체와 충돌하여 점화가 시작되었을 가능성이 있다.
Abstract
One worker was injured due to a fire/explosion during purging to remove nitrogen trifluoride (NF3) in the pipe after finishing the cascading work between ISO Tank Trailers. Several investigation agencies, including the police, estimated the cause of the accident to be adiabatic compression or ignition caused by particle/debris, but could not reveal the specific causal relationship. The investigation of the cause of fire and explosion by chemicals is difficult to reproduce. In this case, we analyzed the evidence and the time-pressure trend to examine the adiabatic compression phenomenon and the possibility of collision due to particles in terms of forensic engineering. As a result of cause analysis, two possibilities were identified as follows. First, adiabatic compression occurs due to a sudden manipulation of the valve, and the temperature inside the pipe rises rapidly. It is possible that a fire or explosion occurred due to a kindling effect in which a non-metallic substance having a relatively low auto-ignition temperature is ignited first. Second, non-metallic valve seat performance decreases, and nitrogen trifluoride directly contacts the metal surface and the valve seat, causing corrosion and surface degradation. Particles/debris separate from the deteriorated metal surface and the valve seat, move at high speed, and it ignites after colliding with the fixture such as valve.
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