석탄화력발전소 옥내저탄장의 화재 예방을 위한 소방시설 개선방안

국문 초록 (Abstract)

2019년 5월 2일 환경부는 「대기환경보전법」 시행규칙을 개정하고 화력발전소의 저탄장을 건물 내에 의무적으로 설치하도록 하였다. 기존의 옥외저탄장은 2024년 12월까지, 혹은 환경부장관과의 협의한 기한까지 옥내화를 완료하여야 한다. 이에 따라 각 발전회사들은 대용량 석탄화력 저탄장을 친환경적이고 신뢰성 있는 옥내 저탄장 건설 및 운영 중에 있거나, 현재 건설 추진 중에 있다.

옥내 저탄장은 기존 옥외 저탄장에 비해 비산먼지, 분진 발생 억제를 통해 환경오염 문제 개선 및 지역주민 생활환경 만족도를 제고하고 있다. 하지만, 저탄장의 석탄의 안전보관에 관하여 많은 문제점이 발생하고 있다. 기존 야외저탄장처럼 저탄파일 표면부에서 자연발화 개연성이 높으며 이로 인하여 저장고 내부에 유해가스가 존재하여 발화열에 따른 구조물 손상이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 자연발화로 인한 화재 발생 시 다량의 유해가스가 발생하는데 실내 구조상 환기가 원활 하지 못해 화재 초기 진화 어렵고, 인명 사고 우려가 발생하고 있다.

이러한 문제점들을 해소하기 위해 옥내저탄장 화재예방을 위한 법적 소방설비 설치 규정의 미비점 및 개선방안을 검토하고, 사이트 별로 다양한 설비개선 및 소방설비 도입 사례를 연구하여 그 결과를 통해 보다 효율적이고 안전한 옥내저탄장 관리 방안에 대해 찾는 것에 목적을 두고 연구를 진행하였다.

석탄 화재는 화재하중이 대단히 크고 훈소화재의 특성을 가지고 있는 옥내저탄장 석탄화재의 특성을 고려하여 소화설비와 감지설비 설치가 요구된다. 또한, 옥내저탄장 구조물의 구조안전성 확보 및 유독가스에 의한 인명피해 방지를 위한 추가적인 대책이 필요하다. 자연발화 억제방안으로는 질소가스 또는 석탄재를 이용하여 석탄이 산소와의 접촉을 차단하는 방법이 장기적으로 우수한 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

국내에 발전사에 도입되는 석탄의 산지 및 종류가 너무나도 다양하고 저탄장의 환경, 체선 시간 등이 모두 다르기 때문에 본 연구 결과를 동일하게 적용하기 보다는 각각의 환경과 석탄 특성에 맞는 최적의 방법이 있을 것이고, 다양한 방법들의 조화를 통해 보다 안정적이고 효율적인 자연발화 억제가 가능할 것이다. 또한 향후 다양한 방식의 옥내저탄장 건설에 따른 적절한 자연발화 대응방법의 추가적인 연구를 통해 안정적인 석탄발전소 운영 및 발전소 인근 지역주민의 삶의 환경개선을 위한 지속적인 투자와 노력이 필요할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구 배경 1
• 2. 선행연구 검토 및 연구의 방향 3
• Ⅱ. 옥내저탄장 운영 현황 및 분류 5
• 1. 옥내저탄장 추진의 정책적 근거 5
• 2. 옥내저탄장 운영 현황 10
• 3. 옥내저탄장의 분류 및 특징 12
• 3.1. 석탄저장고(Coal Shed) 12
• 3.2. 석탄저장조(Coal Silo) 13
• 3.3. 대공간 구조물 14
• Ⅲ. 이론적 고찰 17
• 1. 석탄의 자연발화 17
• 1.1. 석탄의 구성 및 특성 17
• 1.2. 석탄 자연발화의 기본 원리 및 메카니즘 24
• 2. 옥내저탄장에서의 자연발화 27
• 2.1. 석탄 종류에 따른 자연발화 27
• 2.2. 옥내저탄장에서의 자연발화 현상 29
• 2.3. 옥내저탄장에서의 자연발화 특징과 문제점 31
• Ⅳ. 옥내저탄장 자연발화 문제점 및 개선방안 34
• 1. 저탄장에서의 자연발화 문제점 및 사례 34
• 1.1. 자연발화 문제점 34
• 1.2. 주요 자연발화 사례 36
• 2. 옥내저탄장 법적 소방설비 설치 문제점 및 개선방안 38
• 2.1. 옥내저탄장의 법적 소방설비 38
• 2.1.1 법적 소화설비 38
• 2.1.2 법적 경보설비 41
• 2.2. 설치기준의 문제점 및 개선방안 43
• 2.2.1 소화기구 설치 기준 43
• 2.2.2 스프링클러설비의 적응성 43
• 2.2.3 자동화재탐지설비의 적응성 45
• 2.3. 화재 예방 및 안전 확보를 위한 보강 설비 48
• 2.3.1 열화상 카메라 48
• 2.3.2 콘크리트 격벽 보호 설비 48
• 2.3.3 가스감지기 50
• 3. 옥내저탄장 자연발화 억제 방안 52
• 3.1. 석탄의 압착 및 이송 54
• 3.2. 소화약제를 이용한 냉각 55
• 3.3. 불활성화를 통한 질식효과 57
• 3.4. 질소가스를 이용한 불활성화 60
• 3.5. 결과 및 고찰 63
• Ⅴ. 결 론 64
• 참고문헌 66
• Abstract 67
• 국문초록 70