Vol.31 No.4 2024 July
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유해화학물질을 취급하는 실내시설에서 보건을 고려한 적정 환기량 산정 및 그 방법 제안

글. 박교식

  • 숭실대학교 대학원 안전보건융합공학과 교수

서론

우리는 지금 유해화학물질이 넘쳐나는 세상에서 살고 있다. 최근 몇 년 동안 공식적으로 신고된 국내의 화학 사고가 해마다 100여 건을 넘나들고 있다고 하며 신고하지 않은 사고까지 감안하면 어림잡아 이틀에 한 번은 국내 어디선가 크고 작은 화학사고가 일어난다고 봐도 무리는 아닐 것이다. 그러한 화학물질이 제조, 사용, 저장 및 보관되는 곳은 화재, 폭발 및 누출된 의한 독성 중독의 위험이 도사리고 있고 이러한 위험요소를 예방하는 공학적 대책 중 하나가 물리적 공간에 대한 환기 및 배출이다. 원활한 환기 및 배출은 작업자의 건강을 지키고 인화성 물질에 의한 화재·폭발을 예방케 해준다.
2022년 환경부 화학물질정보종합시스템(https://icis.go.kr) 통계에 의하면 우리나라의 2015년부터 2022년까지 화학 산업 현장에서 화재, 폭발 및 누출로 인한 사고는 623건이 발생하였고 그중 약 80.5%가량이 누출에 의한 사고였다. 특히 2022년 1월 중대재해 처벌 등에 관한 법률(‘이하 중대재해법’) 제정 이후 1년 동안 누출에 의한 사고는 41건이었으며 그중 첫 기소가 된 경남 창원의 두성산업(주)의 트리클로로메탄에 의한 16명의 급성중독 사례는 화학물질 취급 시 환기 및 배출의 중요성을 다시 한번 강조하고 있다.

합리적인 환기량 계산

화학물질관리법(‘이하 화관법’) 제정 시의 환기 및 배출 기준은 화재 폭발 방지에 목적을 둔 위험물안전관리법(‘이하 위험물법)의 내용에 근거를 두고 있어 취급하는 유해화학물질별 특성(인화성 및 독성), 취급량(kg) 및 작업자의 보건·위생측면을 확보하기엔 부족하다. 즉, 위험물법에서의 사업장의 실내 바닥면적(m²)에 18m³을 곱한 일률적 전역방식의 환기량 적용기준이 화관법에도 그대로 적용되어 현재에 이르고 있다. ACGIH(미국산업위생전문가협의회)에선 독성 허용기준(TLV)이 25 ppm 이하인 극독성(Extremely Toxic)일 경우에는 전역 방식이 아닌 국소 방식을 적용해야 한다고 밝히고 있으며 우리나라 산업안전보건법에서는 100 ppm 이상일 경우에는 전역 방식이 가능하다고 밝히고 있듯이 독성 허용기준에 따라 전역 방식과 국소 방식을 구분하여 적용해야 함을 강조하고 있다. 독성 물질 취급 시 환기량은 독성물질의 TLV 값 이하로 유지되어야 함을 원칙으로 계산되고 현장에 적용돼야 한다. 즉 환기량(m³/h)이 의미하는 바는 시간당 합리화된 환기량 이상의 신선한 공기를 공급하면 해당 물질의 오염물질 농도(ppm) 이하로 유지할 수 있으며 더불어 취급자의 중독을 예방할 수 있음을 뜻한다. 독성 물질 취급 시 합리화된 계산식을 아래 [표 1]에 나타내었다.

합리화된 환기량 계산식 비 고
Q =
24.1 X S X G X K X 106
M X TLV
  • Q : 필요 환기량(m³/h)
  • S : 유해화학물질의 비중
  • G : 유해화학물질의 시간당 사용량(L/h)
  • K : 안전계수(혼합계수)로서
  • K=1 : 작업장 내 공기혼합이 원활한 경우
  • K=2 : 작업장 내 공기혼합이 보통인 경우
  • K=3 : 작업장 내 공기혼합이 불완전한 경우
  • M : 유해화학물질의 분자량(g)
  • TLV : 유해화학물질의 허용기준(ppm)
[표 1] 합리화된 환기량 계산식(독성 물질)1)

분석에 필요한 계산은 실내 온도(21℃)에서 유해화학물질의 자연 증발에 의한 시간당 가스(증기) 발생량(kg/h)을 산정키 위해 대상물질의 몰분율은 1, 대상 유해화학물질을 담은 철 드럼(200리터) 1개 비치, 해당 철 드럼의 액체 표면적(m2)은 0.29 m², 실내 풍속 0.5 m/s, 연간 운전시간은 300일 기준(2,400시간), 실내 바닥면적은 330 m²를 기준하였으며 연간 혼합횟수는 1주당 1회를 기준하여 연간 52회로 산정하였다. 다만, 일부 물질에 대한 증기압은 20℃ 또는 25℃에서 산정되었음을 밝혀둔다.

결론

환기량 적합 여부 계산이 가능한 물질 종은 독성 308종(21.5%), 인화성 178종(12.4%)에 이르며 계산 결과 현행 화관법에서의 환기량 기준을 만족하는 독성 특성 물질은 112건(36.4%), 인화성 특성물질은 163건(91.6%)으로 도출되었다. 구체적인 내용은 아래 [표 2]에 나타내었다.

구분 특성 계(종) 필요 환기량 현황
1배 미만 필요 환기량 초과
10배 미만 10배 이상 100배 미만 100배 이상 1000배 미만 1000배 이상
유독물질
(1,254종)
독성 256 108 45 35 31 37
인화성 121 115 5 0 1 0
겹침 종(수) 13 13 0 0 0 0
제한물질
(18종)
독성 6 1 1 2 1 1
인화성 3 3 0 0 0 0
겹침 종(수) 0 0 0 0 0 0
금지물질
(64종)
독성 4 1 1 0 0 2
인화성 2 2 0 0 0 0
겹침 종(수) 0 0 0 0 0 0
사고대비 물질
(97종)
독성 42 2 5 5 7 23
인화성 52 43 8 1 0 0
겹침 종(수) 1 1 0 0 0 0
독성 308 112(36.4%) 52 42 39 63
인화성 178 163(91.6%) 13 1 1 0
486 275 65 43 40 63
14 14 0 0 0 0
[표 2] 환기량 적정 여부 유해화학물질 분석 결과

유해화학물질 총 1,433종(2023. 3월 기준)을 대상으로 한 분석이 의미하는 바는 1배 미만은 현행 화관법을 만족한다는 의미이며, 1배 이상은 관련법에 부합하지 않는다는 뜻이다. 즉 인화성 물질 91.6%는 현행 화관법 기준에 거의 적합했으나 독성물질 63.6%는 현행 기준에 부합하지 않다는 뜻이 되겠다. 물질의 특성(독성, 인화성 등), 물질 환기방식(전역, 국소), 최대 취급량(kg), 독성 허용기준(TLV) 등을 고려한 정교하고 합리화된 환기량을 산정한다면 작업자의 건강을 지킬 수 있고 더불어 안전한 작업환경 또한 확보할 수 있다.

1) KOSHA Guide(W-1-2019), “산업환기설비에 관한 기술지침” p. 16. 2019.