다음의 사례는 저에게 민간감정 의뢰하여 해결해드린 공장 폭발사고의 원인분석입니다.
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.