특수재난의 효율적 관리를 위한 위험물 분류체계 및 액체 혼합물의 인화점 예측에 관한 연구 = A Study on the Hazardous Materials Classification and Flash Point Prediction of Flammable Liquid Mixturefor Effective Management of Special Disaster

국문 초록 (Abstract)

특수재난이란 ‘특별한 물질이 원인이 되어 발생한 재난으로서 재난대응을 위한 특수한 장비와 훈련된 인력이 별도로 필요한 것’이다. 여기서 특수재난을 일으키는 특별한 물질이란 위험물, 유독물질, 가스, 농약, 비료, 화약류 등과 같은 화학물질과 방사성 물질, 세균, 바이러스 등을 예로 들 수 있다. 이들을 CBRNE라고도 한다. 이들 중 사고 발생빈도가 가장 높은 것은 화학물질(위험물질)이며 이 가운데에서도 ｢위험물안전관리법｣에서 규제하는 ‘위험물’에 의한 사고비율이 가장 높다.
위험물의 분류체계는 ｢소방법｣ 시절부터 현재의 ｢위험물안전관리법｣까지 약 60년 동안 거의 변함이 없었다. 국제사회의 흐름에 맞게 GHS의 물리적 위험성 분류기준에 따라 위험물 분류체계를 개선하여야 한다.
위험물의 유통량 중 가장 많은 양을 차지하는 것은 인화성 액체 혼합물이며, 인화점은 액체의 위험성을 나타내는 가장 중요한 수치이다. 액체 혼합물의 인화점 예측 모델 중에 2성분계([CCl4+o-Xylene], [CCl4+p-Xylene]) 및 3성분계([Formic acid+Acetic acid+Propionic acid], [n-Hexanol+Acetic acid+Cyclohexanone]) 혼합물에 가장 오차가 적은 계산방법을 찾고자 하였다.
[CCl4+o-Xylene]계와 [CCl4+p-Xylene]계 혼합물의 인화점을 Tag 개방식 방법으로 측정하였다. Raoult의 법칙, UNIQUAC식, 경험식에 의해 인화점을 계산하여 측정치와 비교한 결과, 경험식에 의한 계산 방법이 인화점을 가장 잘 예측하였다.
[Formic acid+Acetic acid+Propionic acid]계와 [n-Hexanol+Acetic acid+Cyclohexanone]계의 인화점을 Seta-flash 밀폐식 방법으로 측정하였다. Raoult의 법칙, 경험식으로 인화점을 계산하여 측정치와 비교한 결과, 경험식에 의한 계산 방법이 인화점을 가장 잘 예측하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

‘Special Disaster’ is defined as ‘A disaster that occurs due to special substances and special equipment and well-trained personnel for disaster response are additionally required’. The special substances causing special disaster, which is also called CBRNE, include chemical substances, radioactive substances, bacteria, viruses, nuclei, high explosives and the like.
Also, the highest accident frequency among these special substances comes from chemical substances(Hazardous Materials) and ‘Dangerous Substances’ which is one of chemical substances regulated by ｢Safety Control of Dangerous Substances Act｣ are main factor causing the highest accident rates.
However, classification of dangerous substances has remained virtually unchanged for almost 60 years which means that there is no big differences between ｢Fire Service Act｣ in the past and ｢Safety Control of Dangerous Substances Act｣ now. Therefore, we must improve classification of dangerous substances in accordance with physical hazards classification of GHS to comply with global standard format.
Flammable liquid mixture has the most amount of dangerous substance in circulation and the flash point is one of the most important indicators with regard to judging the risk of liquids.
This study determined the flash point estimation model of liquid mixtures which is the most suitable for with the lowest error for binary liquid mixtures (CCl4 + o-Xylene and CCl4 + p-Xylene system) and ternary liquid mixtures (Formic acid + Acetic acid + Propionic acid and n-Hexanol + Acetic acid + Cyclohexanone system).
The flash point of two binary liquid mixtures was measured by method of using Tag open cup tester. This study calculated the flash point by the methods of the Raoult’s law, UNIQUAC model and empirical equation and compared the each result with measures. As a result, the way of empirical equation predicted most accurately the flash point for CCl4+o-Xylene system and CCl4+p-Xylene system.
The flash point of two ternary liquid mixtures was measured by method of Seta flash closed cup tester. In addition, we compared the measured values with the calculated values using Raoult’s law and empirical equation. The calculated data by empirical equation proved to be more accurate than those of calculated by Raoult’s law.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• 표 목 차 ⅳ
• 그림목차 ⅵ
• 국문요약 ⅶ
• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 배경 및 목적 1
• 2. 연구 방법 및 연구 범위 3
• Ⅱ. 특수재난과 위험물 5
• 1. 특수재난 이론 5
• 1.1 재난과 인적재난 5
• 1.2 재난의 분류 10
• 1.3 특수재난의 개념 14
• 2. 특수재난과 위험물 19
• 2.1 위험물의 근본적 개념 19
• 2.2 위험물과 위험물질 25
• 2.3 특수재난물질과 위험물 30
• Ⅲ. 위험물질과 위험물의 분류체계 34
• 1. 국내의 위험물질 분류체계 34
• 1.1 위험물안전관리법령에 의한 위험물질 분류 34
• 1.2 고압가스 안전관리법령에 의한 위험물질 분류 35
• 1.3 산업안전보건법령에 의한 위험물질 분류 37
• 1.4 화학물질관리법령에 의한 위험물질 분류 45
• 1.5 운송 관련법령의 위험물질 분류 48
• 2. 해외의 위험물질 분류체계 50
• 2.1 미국의 위험물질 분류 50
• 2.2 EU의 위험물질 분류 54
• 2.3 일본의 위험물질 분류 56
• 2.4 국제운송 관련 위험물질 분류 56
• 2.5 GHS의 화학물질 분류 60
• 3. 위험물질 분류체계 비교 63
• 3.1 국내법에 의한 위험물질 분류 비교 63
• 3.2 위험물안전관리법과 UN위험물운송권고의 분류 비교 65
• 3.3 위험물안전관리법과 GHS 물리적 위험성의 분류 비교 66
• 4. 위험물안전관리법령에 따른 위험물 분류체계 연혁 68
• 4.1 ｢소방법｣의 분화와 ｢위험물안전관리법｣ 68
• 4.2 위험물 분류의 변천과정 70
• 4.3 위험물 판정의 변천 79
• 5. 위험물 분류의 국제화를 위한 고찰 81
• 5.1 위험물 명명법의 개선 81
• 5.2 위험물 분류의 국제화 방안 83
• Ⅳ. 액체 혼합물의 인화점 예측 92
• 1. 위험물의 유통량과 인화점의 중요성 92
• 1.1 위험물의 유통량 92
• 1.2 인화점의 중요성 93
• 2. 액체혼합물의 인화점 예측이론 96
• 2.1 다중회귀분석 96
• 2.2 경험식에 의한 예측모델 101
• 2.3 열역학적 용액론 102
• 2.4 예측값과 문헌값의 비교 방법 114
• 3. 액체혼합물의 인화점 측정실험 115
• 3.1 실험재료 115
• 3.2 측정장치 및 측정방법 116
• 4. 측정 결과 및 고찰 119
• 4.1 Tag 개방식 장치에 의한 가연성/난연성 2성분계 인화점 119
• 4.2 Seta-flash 밀폐식 장치에 의한 가연성 3성분계 인화점 125
• Ⅴ. 결론 128
• 1. 특수재난의 개념 정립 128
• 2. 위험물 분류체계 개선 129
• 3. 액체혼합물의 인화점 예측 130

참고문헌 (Reference)

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16. “인화성액체의 국제분류기준 도입 및 위험성평가 표준기법 개 발 연구”, 하동명, 국민안전처 소방정책국 방호조사과, , 2014

17. UNIFAC 그룹 기여 모델에 의한 n-Octnae+n-Decane 계와 n-Octane+n-Dodecane 계의 인화점 계산, 하동명(Dong-Myeong Ha), 이성진(Sungjin Lee), 한국안전학회(구 한국산업안전학회), 한국안전학회지 제30권 제4호, pp.86-91, , 2015

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19. Seta-flash 밀폐식 방법에 의한 n-hexanol+n-butyric acid 계와n-butanol+propionic acid 계의 인화점 측정, 하동명(Dong-Myeong Ha), 이성진(Sungjin Lee), 한국안전학회(구 한국산업안전학회), 한국안전학회지 제29권 제6호, pp.76-80, , 2014

20. “위험물의 류(類)별 구분체계 개선 및 위험물질 정보제공 선 진화 방안 연구 최종보고서”, 이봉우, 소방방재청 소방정책국 방호조사과, , 2013

21. “인화성액체의 국제분류기준 도입 및 위험성평가 표준기법 (method) 개발 연구 최종보고서”, 하동명, 국민안전처 소방정책국 방호조사과, , 2014

22. “개방식 장치를 이용한 난연성-가연성 이성분계 혼합물(CCl4+o-Xylene and CCl4+p-Xylene)의 인화점 측정”, 이성진, 김창섭, 하동명, 한국에너지학회, Journal of Energy Engineering, Vol.24, No.4, pp.18-23, , 2015