▲ 미국 쉘 John. Reynolds 검사책임자(左) 미국 쉘 휴스턴 연구소 김동섭 박사(右)
가스·에틸렌 플랜트서 발생 가능성 높아 / 비파괴검사방식 보다 RBI 통해 예측 가능

2004년 1월 19일 알제리 LNG 공장에서 금세기 몇 번째에 손꼽히는 초대형 폭발사고가 발생했다. 이 사고로 인해 27명이 사망하고 80명이 부상을 입었다. 재정적 손실만도 1조원이 훨씬 넘는 것으로 추산되고 있다.

처음 사고가 발생했을 당시에는 보일러 결함에 의해 폭발사고가 발생한 것으로 추정됐었으나 사고에 대한 정밀조사가 계속 진행되면서 점점 알루미늄으로 제작된 Cold Box의 균열로 인한 사고의 가능성이 더욱 신빙성을 얻어 가고 있다. 즉 알루미늄 Cold Box에 균열로 인해 가스가 누출되면서 이것이 증기운(Vapor Cloud Explosion)을 형성해 폭발로 발전된 것이라는 추정이다.

폭발로 현장의 모든 증거 자료들이 완전히 파괴된 상태였음으로 무엇이 정확한 사고의 원인이었는지는 파악할 길이 없을지도 모른다. 하지만 알루미늄 Cold Box의 균열에 의한 사고라는 이론이 보다 신빙성을 얻고 있는 것은 열 교환기가 수은에 의한 액상 금속균열(Liguid Metal Embrittlement)일 가능성이 높다는 점 때문이다. 또 한 가지 특이한 사실은 이 공장에 있는 수많은 LNG train중에서도 이 폭발된 유닛만큼은 수은 제거 공정이 없었다는 점도 주목해야 할 대목이다. 더구나 오스트레일리아 붐바에서 일어난 대형폭발사고도 알루미늄 Cold Box의 금속균열(LME)로 추정되는 것도 우리에게 이 같은 경각심을 더욱 일깨워주고 있는 사실이다.

수은에 의한 액상 금속균열(LME)사고는 LNG플랜트 뿐 아니라 수 년전 미국의 에틸렌 공장에서도 발생한 바 있다. 액상 금속균열(LME)은 또한 LMC(Liquid Metal Cracking)라고도 불리며 응력부식에 의한 균열현상의 하나로 응력과 적절한 환경에 의해 금속에 균열이 발생하는 현상을 말한다.

이 현상은 금속 재료와 운전 환경에 따라 발생 가능여부가 판별되며 석유 화학 관련 기업에서는 수은에 의한 알류미늄, 구리 및 철강 압력용기들의 균열, 아연, 카드뮴, 주석에 의한 스테인레스강 혹은 고강도강의 균열, 또는 구리에 의한 철강제품의 균열 등 3가지로 크게 분류할수있다.

이러한 균열 현상은 아주 국부적이고 또 소량의 수은, 아연 등으로 인해 균열이 발생함으로써 이 같은 현상이 발생하기 전에 비파괴 검사 방법 등을 통해 현상을 확인하는 것은 그리 쉽지 않은 문제다. 따라서 RBI(Risk Based Inspection)나 corrosion control document를 이용해 발생 가능지역을 먼저 검토하고 그 원인을 제거해 나가는 것이 가장 바람직한 사고예방 방법이라 하겠다.

안전관리자를 위한 질문

우리의 공정 중에서 특히 gas plant나 에틸렌 플랜트의 알루미늄 cold box에서 수은이 침투할 가능성은 없는가? 원료에 수은이 함유되어 있는 지를 정기적으로 검사하고 있으며 이를 제거하는 공정이 있는가? 있다면 과연 그 공정은 정상적으로 가동되고 있는가?

[알림]

2005년 교육안내(미국 휴스턴):

사용적정성평가 (FFS) : 2005년 1월 25-27, 7월 12-14일

Advanced 비파괴검사법 : 2005년 3월21-14일

석유화학공업에서의 부식과 재료 : 2005년 5월17-19, 11월1-3.

참가 문의 미국 쉘 연구소 김동섭 박사(dong.kim@shell.com)

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