공장폭발 분석

[파인트리]

장비를 평가하다보면 한분야의 전문기술사자격으로는 부족하고 다양한 분야의 전문자격이 필요한 경우가 많이 있습니다.

대개의 경우에는 기술사 취득이 어렵다고 하나 기술사 1개를 취득하여 전문가라고 하기에는 5만명이 넘는 기술사가 있습니다.

다음의 사례는 법원감정을 실행하면서 기계기술사이면서 전기기술사인 동시에 가지고 있는 최춘배기술사가 실행한 사례입니다. 이처럼 풍부한 경험을 갖춘 자격있는 감정인이 수행하는 것이 필요합니다.

(감정사항을 감정하기에 적합한 사람이 등재되어 있지 않은 경우 감정인 후보자의 전문분야 경력 예상감정료 및 당사자 의견을 종합하여 감정인은 지정하는 등 적절한 방법으로 선정하는 것으로 되어 있으므로 추천에 의해서 감정인이 선정되는 것도 가능한 방법입니다. 따라서 적합한 감정인을 찾지못하는 경우 원OO측이 적극 법원에 추천하시면 됩니다.)

최춘배기술사는 그동안 720건 이상의 감정을 수행한 기술사(기계기술사/전기기술사/소방기술사/건설기계 기술사 등)로서 특히 특수한 분야의 감정 경력이 첨부된 파일과 같이 매우 많습니다.

현재까지 서울고등법원, 부산고등법원, 대구고등법원을 포함하여 최근까지 많은 사건을 수행하였습니다.

주된 분야는 금형, 장비, 전기, 기성고, 화재 등이지만 그밖에도 복잡하고 특수한 분야의 감정을 많이 해 왔습니다.

저는 설계, 구조, 제작, 품질, 안전, 성능, 비용분석에 대한 수많은 감정을 하여 왔으며, 학력, 경력, 자격 등 국내 최고 전문가로서 그동안 많은 감정을 실행하여 왔기에 특수한 분야의 감정수행에는 특별한 어려움이 없으며 빠르게 실행하여 도움이 되도록 최선을 다하고 있습니다.

(다음의 사례는 저에게 민간감정 의뢰하여 해결해드린 해외 공장내 폭발사고의 원인분석입니다.)

최춘배 기계 기술사,전기 기술사 / 010-9099-5365 (팩스 02-3397-7123)

1. 장비의 파손원인 : 가연성 가스 폭발로 인한 컨트롤러 파손 상태임

분석한 결과, 가스 폭발연소로 인해서 불완전 연소 연기가 상부로 천정근처까지 구름처럼 번지고 있으며, 검은회색빛 불완전 연소 가스가 천장을 지나서 다시 하부로 내려오는 것이 더욱 많이 보이고 있습니다.

폭발 팽창가스가 주변으로 매우 광범위하게 퍼진 상태를 보임. 연기가 생성되는 것은 공기가 아니라 가연성 가스의 폭발에 의한 연기 생성으로 판단됩니다.

이것에 관해서는 하기에 세부적으로 분석하였습니다

2.(분석18) 사출기 하부의 케이스 파손 등 : 가연물 폭발 2차 손상피해

사출기 몸체의 케이스는 강한 폭발의 압력파로 인해서 파손되어 있으며, 주변에는 기름걸레 등이 흩어져 있습니다.

기체상태에서 폭발이 일어나면, 가스가 빠르게 팽창하면서 주변 가스를 밀어내고 폭발원으로부터 바깥쪽으로 빠르게 움직이는 압력파를 발생시키며, 압력파는 에너지가 포함되어 있어서 주변 파손피해를 입히게 됩니다.

공기중에 전파되는 압력파는 강한 바람이 뒤따르기 때문에 폭발파(BLAST WAVE)라고 불리며, 압력전선(PRESSRUE FRONT)에 급격한 압력변화가 있을 경우 충격파 (SHOCK WAVE : 가스를 통하여 이동하는 압력파의 일종)또는 충격 전선 (SHOCK FRONT)가 발생하게 됩니다.

폭발성이 높은 물질이 충격파가 크게 생기나 폭발로 인한 용기 폭발시에도 발생할 수있으며, 대기압에 대한 최대 압력을 피크 과압(PEAK OVERPRESSURE)라고 부릅니다.

가연성 가스나 인화성 물질의 증기가 폭발범위 내의 어떤 농도에서 반응(연소)속도가 급격히 증가한 경우로서 음속 (초당 330m)를 초과하지 않은 경우를 폭연이라고 하고, 음속을 초과한 경우를 폭굉 (다이너마이트는 초당 수킬리미터)라고 하면, 이 과정에서 발생하는 충격파 등이 큰 파괴력을 지닌 압축파 형태로 나타나게 됩니다.

폭발에 따른 과압 형성으로 구조물이 파괴되며, 16KPa만 되어도 구조물이 심하게 손상되며, 30KPa정도에서 철제물 저장탱크가 파손되며, 35KPa만 과압이 걸려도 나무 기둥이 부러지게 됩니다.

폭발시 최대폭풍압은 폭발반경 1m이내에서 600KPa까지 올라가며, 3-4m만 떨어져도 100KPa이하로 떨어지며, 10m에서 10KPa수준으로 떨어집니다.

폭발물체 주변에서는 과압이 훨씬 크게 걸리게 되어 있으므로 1m거리에서 100KPa이더라도 10m거리에서는 1KPa이 되게 되어 있습니다.

폭발 근거리 1m내에서 폭발로 10기압 (1000KPa)이 되면 주변이 파손될 수 있으나 그것은 10m거리에서 1KPa이 되므로 거리가 멀어질수록 안전합니다.

3.(분석19) 에어 콘트롤러 케이스 철제하부 변형: 가연물 폭발 피해손상

에어 콘트롤러 내부의 철제케이스의 하부가 소성변형이 일어난 상태입니다. 그곳으로 폭발 압력파가 지나가거나 폭발에 의한 날림이 있었기 때문으로 판단됩니다.

기체상태에서 폭발이 일어나면, 가스가 빠르게 팽창하면서 주변 가스를 밀어내고 폭발원으로부터 바깥쪽으로 빠르게 움직이는 압력파를 발생시키며, 압력파는 에너지가 포함되어 있어서 주변 파손피해를 입히게 됩니다.

4.(분석20) 사출기 하부의 케이스 파손 등 : 가연물 폭발로 2차 손상

사출기 몸체의 케이스는 강한 폭발의 압력파로 인해서 파손되어 있습니다.

이와 같이 소성 파괴를 일으킬 수 있는 것은 햄머 등 물리적 가격 외에는 불가능하며, 고압에어의 튜브 누출로도 불가능합니다.

케이스 하부가 큰 소성변형이 일어난 상태인 것은 그곳으로 폭발 압력파가 지나가거나 폭발에 의한 날림이 있었기 때문으로 판단됩니다. 그 인근에서 폭발이 일어난 것이므로 가장 큰 영향을 받은 것입니다.

폭발의 스케일 법칙에 따라서 1m거리에서와 10m거리에서는 10배의 거리차이 이지만 폭발과압은 100배 차이가 나는 것입니다. 그 근처에 있던 인화성 물질이 기름걸레로 인한 자연발화 폭발 혹은 전기 스파크에 의해서 가연성 누설 증기에 폭발한 것에 의해서 압력파로 소성 변형을 일으킨 것으로 판단됩니다. 기체상태에서 폭발이 일어나면, 가스가 빠르게 팽창하면서 주변 가스를 밀어내고 폭발원으로부터 바깥쪽으로 빠르게 움직이는 압력파를 발생시키며, 압력파는 에너지가 포함되어 있어서 주변 파손피해를 입히게 됩니다.

감정인분석 (분석21) : 에어컨트롤러 케이스는 가연물 폭발의 피해를 본 것임

90바의 에어를 담아두고 제어하는 에어 콘트롤러 외함 케이스는 철제인데도 강한 폭발의 압력파로 인해서 파손되어 있습니다.

이와 같이 소성 파괴를 일으킬 수 있는 것은 햄머 등 물리적 가격으로도 불가능하며, 90바의 고압에어 튜브 누출로도 불가능합니다. 오로지 폭발에 의한 압력파로 파손되는 경우가 가능합니다.

또한 형상을 보면 내측으로 눌려들어가면서 파괴되었으므로 바깥쪽에 놓인 가연물이 폭발한 것으로 판단되며, 사출기 몸체와 에어 컨트롤러 사이의 바닥 공간에 있던 무엇인가가 폭발한 것으로 보이며, 특히 사출기 케이스를 볼 때에는 케이스 하부에 놓았던 작은 용기가 자연발화 혹은 누설로 폭발한 것으로 판단됩니다.

(기름걸레에 의해서 자연발화되거나 신너물질이 들어간 용기에서 누설된 것이 작은 스파크에 의해서 폭발한 것으로 보이며, 하부에 관리소홀로 보관하던 금형 세정제 혹은 이형제에 포함된 신너물질에 의해서도 누설시에 폭발이 생길 수 있습니다.)

에어 콘트롤러 케이스 하부가 큰 소성변형이 일어난 상태인 것은 그곳으로 폭발 압력파가 지나가거나 폭발에 의한 날림이 있었기 때문으로 판단됩니다. 그 인근에서 폭발이 일어난 것이므로 가장 큰 영향을 받은 것입니다(폭발의 스케일법칙에 따라 그 인근 폭발).

폭발의 스케일 법칙에 따라서 1m거리에서와 10m거리에서는 10배의 거리차이 이지만 폭발과압은 100배 차이가 나는 것입니다. 그 근처에 있던 인화성 물질이 기름걸레로 인한 자연발화 폭발 혹은 전기 스파크에 의해서 가연성 누설 증기에 폭발한 것에 의해서 압력파로 소성 변형을 일으킨 것으로 판단됩니다. 기체상태에서 폭발이 일어나면, 가스가 빠르게 팽창하면서 주변 가스를 밀어내고 폭발원으로부터 바깥쪽으로 빠르게 움직이는 압력파를 발생시키며, 압력파는 에너지가 포함되어 있어서 주변 파손피해를 입히게 됩니다.

분석한 약 200페이지의 내용을 참조할 수 있습니다.

인화물이 포함된 것 (가스, 신나성분)은 누설시 폭발될 수 있으며, 이 건으로는

주변에는 바닥에 폭발연소의 흔적이 고스란히 남아 있습니다.

바닥이 지저분한 상태는 연소의 흔적이 남아 있는 것이고, 금형세정작업시의 기름걸레를 사용 보관하던 상태로 보입니다. (기름걸레를 보관하면 자연발화의 위험상존)

파손의 형태는 모두 강한 폭발의 압력파로 인해서 발생한 전형적인 폭발압력파의 파손 상태를 보입니다.

폭발에 따른 과압 형성으로 구조물이 파괴되는데, 겨우 16KPa만 되어도 구조물이 심하게 손상되며, 30KPa정도에서 철제물 저장탱크가 파손되며, 35KPa만 과압이 걸려도 나무 기둥이 부러지게 됩니다. 콘트롤러 케이스에는 폭발시의 압력파가 하부에 최소한 100KPa이상 걸린 것으로 보입니다.

폭발시에는 화염면에서 전파속도가 스스로 가속되면서 반응성이 급격히 증가하는 폭발현상으로 충격파와 연소가 결합되며, 그 압력파로 인해서 큰 파괴력을 가진 압축파가 형성되기 때문에 폭발근처에서 특히 파괴력이 강합니다(제곱근에 비례하는 스케일 법칙).

에어호스가 절개된 것은 강한 압력파로 인해서 사출기 하부 케이스가 부서지고, 에어 컨트롤러 몸체가 압력파로 강하게 밀려 순간 절개 파손되면서 라인이 끊어진 것으로 보입니다. 주변에는 기름걸레가 널려 있습니다. 관리가 필요한 것으로 보입니다.

이 건으로 에어 컨트롤러 내부에 장착된 압력용기는 손상된 바 없습니다.

최대 350기압의 용기대신에 147기압용 질소 용기를 쓴 것이더라도 특별히 문제가 되지 못합니다. 용기의 폭발이 있더라도 화학연소작용에 의한 폭발로 인한 과압 형성과는 전혀 달라 압력파가 생기는 것이 제한적이므로 문제가 되지 못합니다.

06:32:58 폭발후 8초만에 천장까지 도달한 강한 폭발 연소 연기가 퍼지면서 카메라 주변까지 덮치고 있는 상태가 보이고 연기는 폭발에 따른 연소연기입니다.

더욱 심한 폭발연소연기가 주변으로 내려오고 퍼지는 상태를 보이고, 연기가 대단히 짙은 상태를 보이고 있습니다.

기체상태에서 폭발이 일어나면, 가스가 빠르게 팽창하면서 주변 가스를 밀어내고 폭발원으로부터 바깥쪽으로 빠르게 움직이는 압력파를 발생시키며, 압력파는 에너지가 포함되어 있어서 주변 파손피해를 입히게 됩니다.

공기중에 전파되는 압력파는 강한 바람이 뒤따르기 때문에 폭발파(BLAST WAVE)라고 불리며, 압력전선(PRESSRUE FRONT)에 급격한 압력변화가 있을 경우 충격파 (SHOCK WAVE : 가스를 통하여 이동하는 압력파의 일종)또는 충격 전선 (SHOCK FRONT)가 발생합니다.

폭발성이 높은 물질이 충격파가 크게 생기나 폭발로 인한 용기 폭발시에도 발생할 수있으며, 대기압에 대한 최대 압력을 피크 과압(PEAK OVERPRESSURE)라고 부릅니다.

06:32:50 폭발 순간 큰 충격으로 가스 팽창이 순간적으로 밀려 나오는 것이 확인되고, 가스 폭발연소로 인해서 불완전 연소 연기가 순간 생성되고 있습니다.

폭발순간의 비디오를 살펴보면, 폭발(폭연)에 의해서 순간 팽창한 폭발가스가 급속히 팽창하는 상태가 확인됨. 이와 같은 상태에서는 주변의 구조물이나 장비에 영향을 줄 수 있을 것이고, 폭발물의 주변에 있는 장비라면 파손될 것입니다.

50초의 순간에 폭발압력으로 매우 강하게 밀쳐지는 폭연의 상태를 확인할 수 있습니다.

주변에 박스를 포함하여 가스 팽창압으로 떠밀리는 상태가 확인됩니다.

기체상태에서 폭발이 일어나면, 가스가 빠르게 팽창하면서 주변 가스를 밀어내고 폭발원으로부터 바깥쪽으로 빠르게 움직이는 압력파를 발생시키며, 압력파는 에너지가 포함되어 있어서 주변 파손피해를 입히게 됩니다.