LNG 저장시설에 있어서의 탱크지역에 대한 사고영향분석

고재선(Ko, Jae-Sun),김효(Kim, Hyo) 한국화재소방학회 2003 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2003 No.춘계

LNG 생산기지 내 저장탱크에 대한 Risk Matrix을 이용한 안전투자비용의 산정

고재선(Ko, Jae-Sun),김효(Kim, Hyo) 한국화재소방학회 2003 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2003 No.추계

고장수목을 중심으로 한 LNG저장탱크의 정량적 위험성평가

고재선 ( Jae-sun Ko ),김효 ( Hyo Kim ) 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.2

국내 가스 사고사례 중 NG 및 LPG의 가스 화재·폭발사고 예측시스템 구축에 관한 연구

고재선(Jae-Sun Ko),김효(Hyo Kim) 한국가스학회 2006 한국가스학회지 Vol.10 No.1

국내 LP 및 천연가스사고 Database 구축 및 분석에 관한 연구

고재선(Jae-Sun Ko),박선영(Sun-Young Park),김효(Hyo Kim) 한국가스학회 2008 한국가스학회지 Vol.12 No.3

본 연구에서는 1991년부터 최근까지 16년간 발생된 3,593건의 가스사고[천연가스(NG) 및 액화석유가스(LPG)]사례를 수집하여 Database를 구축하였으며, 이를 근거로 사고의 발생건수를 형태 및 원인별로 분석하였다. 분석결과를 살펴보면 사고의 형태로는 누출, 폭발, 그리고 화재의 순서로 많이 발생하였다. 사고발생위치로는 화재는 밸브부위에서, 폭발은 호스부위에서, 그리고 누출은 배관부근에서 가스사고가 많이 발생한 것으로 나타났다. 또한 화재, 폭발, 누출의 각각의 경우에 Poisson 분석법을 적용하여 향후 5년 이내의 화재, 폭발 및 누출에 대한 가장 가능성이 높은 발생확률을 예측하였다. 향후 본 연구에서 구축한 국내가스사고 Database를 매년 지속적으로 보완·개정을 하면 국내 가스사고 예측에 대한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공해 줄 수 있어 효과적인 가스안전관리 대책수립에 기여할 것으로 기대된다. We have garnered 3,593 data of gas [Natural Gas (NG) and Liquefied Petroleum Gas (LPG)] accidents reported for 16 years from 1991, and then analyzed the accidents according to their types and causes based on the classified database. According to the results the gas leak has been the most common accident followed by the explosion and then fire accidents. The most frequent accident-occurring locations for fire, explosion and leak are recognized around the valve, hose and pipeline, respectively. In addition, we have applied the Poisson analysis to predict the most-likely probabilities of fire, explosion and release in the upcoming 5 years. From this research we have assured the successive database updating will highly improve the anticipating-probability accuracy and thus it will play a key role as a significant safety-securing guideline against the gas disasters.

염소저장탱크에서의 가스 누출시 공정위험검토 및 결과영향분석

고재선(Ko, Jae-Sun),김효(Kim, Hyo) 한국화재소방학회 2003 한국화재소방학회논문지 Vol.17 No.3

화학공장에서 발생되는 사고 중 대부분은 저장탱크나 운송배관의 손상에 의한 휘발성 유독성물질의 대량 누출이며, 이 경우 누출된 지역의 자연환경과 대기조건에 따른 유동성물질의 확산거동이 안전성평가의 가장 중요한 관심 대상이 된다. 따라서 본 연구에서는 이러한 누출물질에 대한 대기 중 확산을 모사하기 위하여 염소저장탱크에서 염소가 누출될 경우를 예제로 선택하여, 위험성평가와 확산모델(dense gas model)을 이용한 결과해석을 수행하였다. 해석결과를 살펴보면 Fire & Explosion Index를 적용한 결과 포괄적인 위험의 정도는 90.7로서 약간 위험한 정도로 나타났으며, 대기확산 모델(PHAST6.0/ALOHA)은 소프트웨어 운용한 결과, Gas Model에 대한 입력 자료 값에 따라 미치는 결과영향이 다소 차이가 있음을 발견하였으나 각 시나리오별 경향은 상당히 일치함을 나타내고 있다. 따라서 향후 보다 정확한 물성입력자료와 지형인자를 고려한다면 이와 같은 연구방법은 유독성물질 누출에 따른 위험성평가를 보다 효율적으로 수행하는데 도움을 줄 것으로 기대된다. Most of the accidents occurred from the chemical plants are related to the catastrophic gas release events when the large amount of toxic materials is leaked from its storage tank or transmitting pipe lines. In this case, the greatest concerns are how the spreading behaviors of leakages are depended on the ambient conditions such as air stability and other environmental factors. Hence, we have focused on the risk assessments and consequential analysis for chlorine as an illustrative example. As appeared in the result, Fire & Explosion Index depicted it a bit dangerous with presenting the comprehensive degrees of hazard 90.7. And as a result of Phast6.0/ALOHA, the trends of each scenario appeared considerably identical although there are some differences in the resulting effects according to the input data for the Gas Model. The consequence analysis is performed numerically based on the dense gas mode. In the future, using more correct input data, material properties, and topographical configuration, the method of this research will be useful for the guideline of the risk assessment when the release of toxicants breaks out.

화학물질 테러에 대한 소방적 대응활동의 문제점 및 대책에 관한 연구

고재선(Ko, Jae Sun) 한국테러학회 2013 한국테러학회보 Vol.6 No.4

최근 화학물질을 이용한 테러가 더욱 국제화․다양화되어감에 따라 과거와 같은 대응만으로는 걷잡을 수 없이 확산되는 테러리즘을 억제할 수 없다. 특히 국내에서는 화학물질 테러공격으로 대량의 인명피해가 발생할 수 있는 화학공장 및 서울 및 수도권과 일반 다중이용시설 및 산업시설 등(soft target)은 테러에 무방비로 노출되어 있는데 이는 공격이 용이하면서도 주변지역에까지 큰 피해를 입힐 수 있기 때문에 산업화된 한국은 전체가 Soft Target이라고 해도 과언이 아니다. 따라서 가장 중요한 초동 대응자는 소방력이라고 할 수 있는데, 그 소방력의 현실은 아직도 화학물질 테러 역할에 낯설어 하고 실제로 대테러 역량이 부족하기에 소방력의 충분한 인원, 지식, 기술, 장비를 갖추고 대테러전담조직도 보유할 수 있도록 특별히 지원ㆍ육성되어야 한다. 다음은 소방력 확충의 세부적인 개선대책으로 첫째 출동 전 사고 상황 인지 및 전파의 한계점을 노출하고 있는데 소방, 경찰 등 초동대응기관이 사고에 신속하고 효과적으로 대응할 수 있도록 관련 기관 사이에 화학물질사고대응정보시스템(CARIS) 프로그램 공유가 필요하며, 이를 운영할 수 있고 지휘역량을 발휘할 수 있는 화학물질 대응 전문가 양성이 필요하다. 둘째 초동대응에 필요한 인적ㆍ물적 출동이 신속히 이루어져야 함에도 불구하고 대응시간의 지연은 개선할 필요가 있다. 셋째 현장소통에 있어서 가장 중요한 소방통신망은 아직도 UHFㆍVHF망과 유선전화에만 의존하고 있는 실정으로, 디지털시대에 맞는 새로운 스마트폰과 연계한 어플리케이션의 개발로 현장대응에 실시간 정보를 제공 하는 체계를 구축해야겠다. 넷 째 특수사고를 포함한 테러 발생 가능성이 많아짐으로서 테러 및 특수사고에 대비하는 전문적이며 규모가 있는 대응팀의 신설이 반드시 이루어져야만 한다. 다섯째 사고 현장접근측면에서 살펴보면 선착대는 화학사고 출동시 위험지역을 우회하여 출동하여야 사고 물질로 인한 대원 및 장비오염을 예방할 수 있도록 긴급표준시스템과 연동된 차량용 AVL단말기(Automatic Vehicle Location, 차량위치추적시스템)의 업그레이드 및 상황실과 현장 간 쌍방향 통신을 할 수 있는 효율적인 Program을 개발하여 각종 정보를 현장에 전달할 수 있는 체계를 마련해야겠다. 여섯째 화학보호복 지급량 부족 및 화학물질 탐지장비의 지급실태가 저조함을 들 수 있는데 화학복 레벨A를 충분히 확보해야하고, 다양한 물질들을 분석할 수 있는 전문장비를 확충해야 한다. 일곱째 철수시 제독미비 및 화재진압에 소요된 오염수 방류 등을 들 수 있는데 이러한 오염수에 대한 방류방지를 위한 차단막이 필요하고, 화학장비 전용 이송 트레일러 보급 및 다기능 집단 제독 시스템 구축하는 것도 2차적인 인명피해를 최소화 할 수 있는 방법이 될 것이다. 이상에서 언급한 것처럼 기존의 신속한 진압체계로부터 안전한 진압체계로의 소방력 구축의 전환할 시점을 인식하고 정보 공유 및 소통의 원활성을 확보할 수 있는 장비개선 및 전문 인력 확충 그리고 전문대응팀 신설 등을 소방방재청의 방호업무 목표로 삼아야 할 것이다. Spreading terrorism cannot be suppressed with responses of the past since the chemical terrorism is diversified and globalized more and more. Particularly in Korea, there are numerous chemical plants that may cause mass casualties if attacked. It is not an exaggeration to say the whole nation is a soft target vulnerably exposed to any terror attack with many public facilities and industrial facilities concentrated in the greater Seoul and its metropolitan area. It not only makes the attack easier but also could damage the surrounding areas. The most important first responders could be fire fighting force; however, it is neither fully prepared for any chemical attacks nor fully capable in counter –terrorism. Special support and training are in order to be equipped with sufficient personnel, knowledge, skills and equipment and to retain a dedicated counter-terrorism organization. The following measures are to improve the fire fighting force in detail. First, Chemical incident response information system (CARIS) sharing between the corresponding agencies are required for the first responders such as the fire fighting force and police to respond efficiently since here is a limitation in identifying accidents prior to dispatch. Developments of competent professionals to respond to the chemical incidents and manage such disasters are required. Second, the delay in response time in spite of the necessity of quick respond with human and material mobilization of the first responders should be improved. Third, development of an application program in connection with smart phone to fit in with the digital age to provide real-time communication system is required. The fire-fighting communication network which is viewed as the most essential factor remains to be in UHF or VHF networks or depends on the public land lines. Forth, professional and sizable terror and special incidents response team has to be established since there are higher possibility of terrorist attacks including catastrophic accidents. Fifth, an efficient program for bilateral communication system between HQ and the site to deliver information should be developed: such as an emergency standard system to send the first responders bypassing the danger zone to help prevent further contamination of personnel and equipment, and an ungraded vehicular AVL device (Automatic Vehicle Locator) linking system. Sixth, enough level A chemical suits and special equipment to analyze various chemicals should be obtained since there is a lack of chemical protective clothing and chemical detection equipment. Seventh, barriers, dedicated transportation trailer and multi-functional decontaminating system are required to prevent discharge of contaminants and to minimize the secondary fatalities. As mentioned above, it is necessary to establish the goals of the National Emergency Management Agency in being aware of change in fire-fighting ability from prompt to safe suppression, information sharing, improving equipment to ensure accurate communication and procurement and training of experts.

LPG 기화기의 화재·폭발사고 예측모델개발에 관한 연구

고재선(Jae Sun Ko) 한국가스학회 2010 한국가스학회지 Vol.14 No.1

본 연구에서는 1995년부터 2006년까지 12년간 발생한 3,593건의 가스사고사례를 수집하여 데이터베이스를 구축하였으며, 이를 근거로 LPG 기화기사고의 발생건수를 형태 및 원인별로 분석하였다. 분석결과를 살펴보면 사고의 형태로는 파열, 누출, 폭발, 화재 순으로 발생하는 것으로 나타났으며, 기화기 가스사고 중 세부원인을 분석한 결과 가장 많이 발생한 원인으로는 액유출방지장치의 결함에 의한 것으로 분석되었다. 또한 Poisson분석법을 적용하여 향후 5년 이내에 LPG 기화기와 관련된 화재, 폭발, 누출, 파열에 대한 가장 가능성이 높은 발생확률을 예측하였다. 그 결과 사고의 발생횟수가 3번 이하로 발생하는 항목으로는 LPG-Vaporizer-Fire으로 나타났으며, 5번 이하는 LPG-Vaporizer -Products Faults-Check Floater, 10번 이하는 LPG-Vaporizer-Products Faults로 분석되었다. 향후 본 연구에서 구축한 국내사고 Database를 매년 지속적으로 보완 개정을 하면 국내 가스사고 예측에 대한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공해 줄 수 있어 효과적인 가스안전관리 대책수립에 기여할 것으로 기대된다. We have garnered 3,593 data of gas accidents reported for 12 years from 1995, and then analyzed the LPG vaporizer accidents according to their types and causes based on the classified database. According to the results the gas rupture has been the most common accident followed by the release, explosion and then fire accidents, the most frequent accident-occurring sub-cause is LPG check floater faults. In addition, we have applied the Poisson Probability Functions to predict the most-likely probabilities of fire, explosion, release and rupture with the LPG vaporizer in the upcoming 5 years. In compliance with Poisson Probability Functions results, in the item which occurs below 3 “LPGVaporizer-Fire”, in the item which occurs below 5 “LPG-Vaporizer-Products Faults-Check Floater” and the item which occurs below 10 appeared with “LPG-Vaporizer-Products Faults. From this research we have assured the successive database updating will highly improve the anticipating probability accuracy and thus it will play a key role as a significant safety- securing guideline against the gas disasters.

시나리오 설계를 통한 지하철 화재(방화)테러 비상대응시스템 구축에 관한 연구

고재선(Ko, Jae Sun),함은구(Ham, Eun Gu) 한국테러학회 2012 한국테러학회보 Vol.5 No.3

In the subway accident case, it is important that judge accuracy subway accident type and on the initial response minimize accident damage. But when the subway terror accident occurring, if it have know impossible that accuracy subway terror type to judge at once though witnessing driver or emergency response staff. Since Daegu subway arson fire disaster in 2003, there have been several copycat crimes such as at Seoul Metro line number seven and Hongkong Chuiwan line cases. Oil and gas were used for fire propagation in most cases as in Daegu case and such fire could be expanded to a whole subway cabin within several minutes. The fire may eventually cause the whole subway system stop. The response to a subway fire incident depends on the rapid and proper judgment of locomotive engineer, operation control center, and stationmaster and staffs including size of the fire and early response using fire equipment.. Major obstacles that were found by analyzing subway fire response capacity in Korea generally rose from inadequate understanding of initial status because of impractical operational guidelines and communication system. The existing manual neglects the relation between the speed of fire propagation and safe evacuation conditions. Actual case of fire propagation had been simulated and analyzed from Daegu subway fire and it is found that in 7 minutes 20 second a whole subway cabin burnt with flashover and spread to the next cabin. The result implies that under such circumstance it is difficult to separate the burning cabin from the subway train and to suppress the fire with limited size of distinguisher. This paper reviews the case of Daegu subway fire (2003) and Seoul metro 7 line fire (2005) from the view of efficient and practical emergency response manual. Accident damage can be minimized when fire occurrence and diffusion are blocked by stages or isolated rapidly. This study suggests an effective early response system that separates passengers from accident and a real-time fire extinguishant program by stages. Based on the subway arson case studies, the early response scenario has been structured by three stages, i.e., confirmation of fire and damage, early fire extinguishant, and information dissemination and passengers evacuation. The emergency response procedures are basically depending on the incident types. Unfortunately, this incident type is not easily identified in the initial stage, because some incident types show almost same phenomena in the beginning stage. in order to solve this problem this report suggests to use detection. Detection are related into the emergency response behavior. Action guidelines for emergency personal are extracted from the procedures developed earlier. Guidelines for passenger, driver, personal at station and traffic controkking center are developed. This study suggests type that using information of accident type analysis take to the subway terror accident information which analyses accident type as occurring subway terror accident. Also it is proposed that emergency response system though terror scenario by using Activity-Action Diagram(AAD). 지하철 테러사고 경우 정확한 테러 유형 파악과 그에 따른 적절한 초기대응은 사고피해를 최소화하기 위한 중요한 사항이다. 그러나 지하철 테러사고 발생 시 기관사 또는 비상대응직원이 직접 목격하지 않으면 테러 유형을 즉시 파악하기란 불가능하다. 2003년 대구지하철 방화사고 이후 서울의 도시철도 7호선 방화를 비롯해 해외에서도 이와 유사한 모방 범죄가 발생하고 있다. 지하철의 방화 사고는 대부분 유류나 가스등을 이용한 방화유형이 대표적으로 발화 후 수분 내에 차량 내부가 전소될 수 있어 궁극적으로 지하철 전 노선을 마비시키는 결과를 초래할 수 있다. 1999년부터 2003년까지 5년간 철도청의 “운전사고 및 운전 장애 월보”에 의하면 “차량에서 화염 또는 연기가 발생한 사고 또는 장애”가 총 95건이 발생하였다. 특히, 95건의 화재사고 중 1999년 11월 6일 경부선 화명역에서 발생한 차장차 화재사고로 1명이 사망한 것 외에는 인명피해가 없는 것으로 파악되었으나, 대구지하철 방화사고와 같이 화재가 지하 또는 터널 내에서 발생할 경우 대형 사고로 확대될 위험성이 크게 대두 되었다. 고의적 방화에 의한 화재가 2003년도에 2건이 발생한 것은 비록 빈도수가 낮기는 하지만, 대구지하철 화재와 같이 대형사고로 발전할 가능성이 크기 때문에 유념해야 할 필요가 있으며, 승무원의 실수/위반/부주의에 의한 사고는 비교적 빈도가 낮게 나타났다. 그러나 미국 등 서방의 철도 화재 통계에 따르면 미국의 경우 방화 및 원인 미상의 화재가 120건(18.2%)에 직접적 재산 피해도 140만 달러(6.6%)에 이르는 것으로 보고되고 있다(NFPA 2001). 이러한 통계는 국내에서 최근에 발생한 철도차량 방화사고 발생빈도에도 고려해 보아야 할 것으로 판단된다. 따라서 화재발생과 확산을 단계적으로 차단하거나 화재로부터 신속히 격리 할 수 있는 효과적 초기대응의 대안을 제시함으로서 대형 재난을 피할 수 있다. 본 연구에서는 국내외 지하철 화재(방화) 사고의 진행과정을 분석하여 대응 단계별로 방화 상태의 피해확인 및 인지 여부, 초기진화 여건 판단, 대응 조직의 상황전파 및 피난유도 과정을 비상상황 등급별로 시나리오 상에 전개했다. 비상사태유형에 따라 구분되어 있는 비사대응절차는 실제 지하철비상 발생 시 비상대응 직원이 직접 목격하지 않으면 비상사태유형을 구분할 수 없으므로 비상사태 유형별 감지는 신속한 비상대응절차의 적용을 위해 중요한 요소이다. 비상대응절차는 비상사태 유형이 다를지라도 초기인식 단계에서는 기본적인 비상대응절차가 유사하게 구축되도록 하고 추가 사고 정보 입수에 따라 실제 비상사태에 맞는 비상대응절차를 따를 수 있도록 개발하였다. 지하철의 모든 비상대응시나리오의 각 이벤트별로 비상시 취해져야 할 비상대응 요구사항을 액티비티로 정의하고, 이를 세부적으로 조치사항은 액션으로 정의하였다. 액티비티별 액션의 비상대응 조치내용은 비상대응 주체별로 상호지시, 요구 실시되는 의사소통 내용을 화살표로 나타내어 명확한 권한과 책임을 정의하였다. 또한 지하철 비상대응 시나리오를 기반으로 취해져야 할 비상대응 요구사항은 사고전파, 대응, 출입문 개방, 대피, 통제, 타 차량 이용 및 복구에 필요한 24종류의 액티비티로 정의하였다. 본 연구에서는 테러 사고로 나타날 수 있는 사고 유형을 분석 이를 바탕으로 한 시나리오 설계를 통해 신속한 테러사고 정보를 전달 및 대응 할 수 있도록 테러 시나리오 유형을 제안하였다. 또한, 테러 시나리오에 따른 비상대응을 Activity-Action Diagram(AAD)로 정의하여 비상대응을 시스템화하기 위한 기반을 제시하고자 한다.

소방수 공급설비에 대한 공통원인고장을 고려한 확률론적 신뢰도 분석

고재선(Ko, Jae-Sun),김효(Kim, Hyo) 한국화재소방학회 2003 한국화재소방학회논문지 Vol.17 No.4

본 논문에서는 공통원인고장의 이론적 고찰로서 정의와 그 원인, 분석방법을 기술하고 대표적인 소방설비의 하나인 소방펌프에 대해 공통원인고장을 고려한 신뢰도분석에 적용함으로써 공통원인고장의 중요성과 그 한계성을 규명하고자 한다. 공통원인고장을 고려한 소방수 공급설비에 대한 신뢰도분석 결과 알 수 있듯이 펌프의 운전고장이 계통실패의 가장 큰 요인으로 나타났으며 특히 두 펌프의 공통원인고장이 지배적이다. 다시 말하면 공통원인고장을 고려하지 않을 경우에 계통신뢰도를 실제보다 2배 이상 초과하여 평가할 수 있다는 것이다. 이로서 계통 신뢰도분석에서 공통원인고장의 중요성을 인식할 수 있으며 분석결과는 공통원인고장의 변수인자의 값에 크게 의존하는 것을 알 수 있다. 그리고 소방수 공급설비설계에 계통설계 시 다중성을 반영하면 신뢰도가 증가하는 것은 사실이나 공통원인고장 요인 때문에 다중기기 설치대수에 비례하는 정도의 신뢰도 향상을 얻지 못할 수도 있다. 또한 공통원인고장의 한계성으로는 분석모델의 차이로 인한 차이는 미미한 수준이었으나 각각 다른 데이터 원을 사용했을 경우 그 결과는 큰 차이를 나타내었다. 따라서 공통원인고장 분석에 사용되는 모델보다는 이용 가능한 경험데이터의 품질이 그 분석결과의 신뢰성에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 다중기기의 공통원인고장을 방지하기 위한 기본적이고 공학적인 방안으로는 설계시 요구되는 적정 신뢰도를 유지하는 것이므로 적어도 소방펌프에 요구되는 신뢰도수준으로 설계되어야 한다. 즉 SIS(Safety Instrumented system)에 요구되는 신뢰도수준인 안전건전성수준(SIL; Safety integrity level)에 적합한가의 유무를 PFD를 활용하여 정량적으로 파악하는 것이다. 공통원인고장을 고려한 소방수 공급설비에 대한 신뢰도분석 결과 계통작동요구시 실패확률(PFD: Probability of failure on demand), 즉 계통 이용 불능도는 3.80E-3이므로 규정목표인 SIL5의 범주 안에 들어있지 않아 안전건전성수준으로 설계되어 있지 않다고 판단되며, 만일 공통원인고장을 고려하지 않았을 경우인 계통 이용불능도 또한 1.82E-3으로 계산되는데, 이 또한 SIL5의 범주 안에 들어있지 않으므로 단전건전성수준으로 설계되어 있지 않다고 판단된다. In this study, we write down the definitions, their causes and the techniques of analysis as a theoretical consideration of common cause failures, and investigate the limitation and the importance of the common cause failures by applying to the analysis on the fire protection as a representative safety facility. As you can know in the reliability analysis, most impressive cause is the malfunctions of pumping operations; especially the common cause failure of two pumps is dominant. In other words, it is possible to assess system-reliability as twice as actual without CCF From these, CCF is extraordinarily important and the results are highly dependent on the CCF factor. And although it would increase with multiple installations, the reliability are not defined as linear with those multiplications. In addition, the differences in results due to the models for analysis are not significant, whereas the various sources of data produce highly different results. Therefore, we conclude that the reliabilities are dependent on the quality of the usable data much better than the variety of models. As a result, the basic and engineering device for the preventions of CCF of the multiple facilities is to design it as reliably as to design the fire-water pump. That is to say, we must assess those reliabilities using PFD whether they are appropriate to SIL (Safety Integrity Level) which is required for the reliability in SIS (Safety Instrumented System). The result of the analysis on the reliability of the fire-water supply with CCF shows that PFD is 3.80E-3, so that it cannot be said to be designed as safely as in the level of SIL5. However, without CCF, PFD is 1.82E-3 which means that they are designed as unsafely as before.