고용노동부와 산업안전보건공단은 이산화탄소 소화설비와 관련된 산업재해를 선제적으로 예방하기 위해 “이산화탄소 소화설비 사고 예방 등 안내문과 메뉴얼을 제작”하여 이산화탄소 소화설비 설치 사업장에 배포하였습니다.
이산화탄소 소화설비는 위험물 저장 탱크와 변전실 등에 설치되어 있으며, 소화 효율이 높다는 장점이 있으나, 소화 설비 오작동으로 인한 이산화탄소 방출 시 산소가 결핍되어 질식으로 인한 안전사고가 발생할 우려가 있습니다.
안내문과 메뉴얼에는 이산화탄소 소화설비에 대한 기본적인 사항 뿐만 아니라 ① 이산화탄소가 방출되는 방호구역에는 관계 근로자 외 출입 제한, ② 방호구역 출입 근로자 대상 교육 실시 ③ 산소·이산화탄소 감지 및 경보장치 설치 등 안전 조치사항 등에 관한 내용이 포함되어 있으며, 자체 점검표를 제공하여 사업주가 스스로 해당 설비를 점검하고, 철저한 안전 점검을 할 수 있도록 하였습니다.
1. “이산화탄소 소화설비” 란?
이산화탄소를 사용하여 실내의 산소 농도를 낮추어 질식 작용에 의해 소화하는 설비를 말한다.
□ 이산화탄소 소화설비 사고 사례
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- ’21년 : OO센터 지하 3층 발전기실 내 작업 현장에서 협력업체 근로자가 수동 조작반을 작동하여 이산화탄소 방출 (사망 4명, 부상 17명)
- ’22년 : OO기업 내 변전실에서 수신기 오조작으로 이산화탄소가 방출되어 근로자 질식 (사망 1명, 부상 2명)
- ’23년 : OO역 승강편의시설 공사 작업자가 화재감지센서가 내장된 배관을 절단하여 이산화탄소 방출 (부상 5명)
(이산화탄소 소화용기 보관 장소)
(이산화탄소 소화약제 방호 구역)
2. “이산화탄소”의 특성
1) 물리적 성질
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- 하나의 탄소 원자에 두개의 산소 원자가결합한 화합물이며, 분자식은 CO2이다.
- 무색·무취 가스이며, 고체 상태는 드라이 아이스라고 한다.
- 비중은 공기를 1로 기준할 때, 1.529로 무거운 가스이며, 이산화탄소가 방출/ 확산되면, 바닥에 깔리는 경향이 있다.
- 밀도는 1.976 g/ℓ, 끊는점은 –78 ℃이다.
- 이산화탄소 가스를 20 ℃ 에서 대기압의 50 배 크기 압력까지 압축하면 액체로 변화시킬 수 있어, 소화약제 저장용기에 이산화탄소를 고압의 액체 상태로 저장한다.
- 액체에서 가스로 변할 때, 부피가 539 배로 팽창하며, 기화잠열도 커서 온도를 떨어뜨리는 냉각효과가 크다.
2) 인체에 미치는 영향
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- 이산화탄소는 신체 내에서 호흡을 조절하여 적당한 산소를 체내에 공급하는 역할을 한다.
- 3~4 % 농도 미만에서는 노출되어도 정상적인 환경에서 회복 가능하며, 잠시 실신했어도 즉시 신선한 공기가 있는 옥외로 옮기면 의식을 회복하고 후유증도 남지 않는다.
- 이산화탄소를 고농도로 흡입하여 순환계에 이상이 발생하면 혼수상태가 되거나 사망에 이를 수 있다.
- 이산화탄소 농도에 따른 생리적 현상은 다음과 같다. (KFS-1023 이산화탄소 소화설비기준)
- 방호구역에 사람이 있는 상태에서 이산화탄소가 방출되는 경우 (60 초 내에 최소 이산화탄소 농도 34 %까지 방출)에 즉시 대피하지 않으면 중독 및 질식에 의해 사망에 이른다.
3. “이산화탄소 소화설비” 개요
1) 소화 원리
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- 소화 개요 : 연소는 열(점화원), 산소, 가연물, 그리고 연쇄 반응의 상호 작용이며, 이 4가지 요소 중 하나라도 제거되면, 연소하지 못하고 소화(불이 꺼짐)가 된다.
- 소화 방법 : 산소를 차단하는 방법 질식소화, 열을 제거하는 방법 냉각소화, 연쇄 반응을 차단하는 방법 부촉매소화이다.
2) 이산화탄소의 소화효과
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- 질식 소화 : 공기 중 이산화탄소 농도가 30 %로 높아지면, 산소 농도는 15 % 미만으로 떨어져 불이 꺼진다. (*공기 중의 산소 농도는 21 % 이지만, 이 농도가 15 % 아래로 떨어지면 연소를 더 이상 지속할 수 없기 때문에 불이 꺼지는 것이다.
- 냉각소화 : 소화설비 방출 헤드의 작은 구멍으로 고압의 이산화탄소가 대기로 방출될 때 온도가 급격히 낮아지는 냉각 작용으로 불을 끄는 것을 도와주는 보조 효과도 있다.
3) 이산화탄소 소화설비 구성 (전역 방출 방식 소화설비-가스 압력식, 출처 : 한국소방안전원 가스계소화설비 교육자료)
4) 이산화탄소 소화설비 작동 순서 (전역 방출 방식 소화설비-가스 압력식)
5) 이산화탄소 소화설비의 위험성
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- 중독 : 이산화탄소 농도 10 % 이상에서 수분 이내, 이산화탄소 농도 30 % 이상에서 8 ~ 12 회 호흡시 의식을 상실하고, 그 후 단시간 내에 생명의 위험이 발생한다.
- 질식 : 소화설비 작동으로 방호구역에 이산화탄소가 최소설계농도(34 %)로 방출되었을 때, 산소 농도가 14 %까지 떨어져서 산소결핍이 발생하게 되고 방출된 장소에 이산화탄소가 고농도로 체류하면서 근로자가 질식으로 사망까지 이를 수 있다.
- 동상 : 이산화탄소가 방출될 때–83 ℃까지 온도가 급격히 떨어져 저온의 이산화탄소에 접촉되면 동상을 입을 수 있다.
- 상해 : 사람에게 직접 방출된 이산화탄소 가스는 눈과 귀를 손상시킬 수 있고, 방출가스의 충격으로 균형을 잃고 넘어질 정도로 인체에 해로워 충분히 상해를 입힐 수 있다.
- 수증기로 착각 : 이산화탄소가 방출될 때 발생하는 운무현상으로 인해 수증기 (스팀)가 유출되는 것으로 착각하고, 이산화탄소가 방출되어 체류하는 장소로 들어가면 질식사고가 발생 수 있다. 그리고 시야를 제한할 수 있어 작업 중인 근로자들이 신속히 대피하지 못할 경우 대형 사고로도 이어질 수 있다.
6) 사망사고 현황 및 원인
(1) 현황
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- 이산화탄소 소화설비 점검, 소화설비가 설치된 장소에서 정비 보수 작업 중 11건의 사고가 발생하여 15명이 사망
(2) 형태
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- 방호구역에서 배관 설치 등 작업 중 사고 발생 4건 (사망 7명)
- 점검을 위해 방호구역 내 진입 중 사고 발생 3건 (사망 3명)
(3) 장소
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- 소화설비가 설치된 방호구역 내 사고 발생 8건 (사망 11명)
- 소화용기 보관실에서 사고 발생 1건 (사망 1명)
- 기타 장소(복도)에서 사고 발생 1건 (사망 2명)
(4) 원인
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- 방호구역에서 장시간 소화설비 관련 작업을 수행하며 소화설비 공급배관 등을 잠그지 않고 작업 중 화재감지기 오작동으로 신호를 받은 소화설비가 작동하여 사고 발생 4건 (사망 7명)
- 소화설비작동을인식하지못하고방호구역으로들어가사고발생 3건 (사망 3명)
4. “이산화탄소 소화설비” 안전조치 사항
1) 이산화탄소 대체 소화약제 사용
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- 이산화탄소 소화약제를 사용할 경우 이산화탄소 방출 시 미쳐 대피하지 못한 사람에게 치명적이므로 가능하면 저위험 소화약제를 사용하는 것이 바람직하다.
- 아래와 같이 이산화탄소 외에도 사용할 수 있는 가스계 소화약제가 많이 있다.
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- 물론 다른 소화약제에도 질식, 독성 위험이 없는 것은 아니지만, 이산화탄소 만큼 크지 않아 불을 끄기 위한 최소설계농도에서도 상대적으로 호흡 제한이 적고 독성 영향이 낮은 편이다.
- 또한, 저위험 소화약제로 대체하는 경우에 허용되는 노출시간도 길어 소화약제가 방출되었을 때 충분한 대피시간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
- 그러므로 이산화탄소 보다 위험이 적은 다른 가스계 소화약제를 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
2) 방호구역 내 출입 제한
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- 이산화탄소 소화설비는 사람이 상주하지 않는 곳에 설치한다.
- 방호 구역 내에는 점검 및 작업과 관련된 제한된 인원만이 출입할 수 있도록 관리한다. (* CCTV 등을 설치하여 상시 모니터링을 하거나 제한된 인원만 출입할 수 있도록 출입자 전용 key를 지급하고 관리할 수 있다.)
- 이산화탄소 소화설비가 설치된 전기실, 발전기실 등의 방호구역을 근로자들의 휴게 장소 또는 사무실 등으로 사용하지 않도록 한다.
3) 방호구역 내 대피로 확보
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- 방호구역 내에는 화재 경보시 근로자 들이 즉각 대피할 수 있도록 대피로에는 불필요한 물품이나 장치 등을 보관하거나 방치하지 않도록 하여야 한다. (* 많은 사업장에서 전기실 또는 발전기실 내에 대피로로 사용하는 공간에 사무 집기 또는 작업용 공구 들을 보관하여 비상시 대피로 역할을 하지 못하는 경우가 있으므로 관리가 필요하다.)
- 출입구 및 비상구에도 화재 경보시에 방호구역 내 근로자들이 즉시 사용 할 수 있도록 물품을 적재해 놓는 일이 없도록 한다.
- 방호구역·소화용기실의 출입구 및 비상구는 수동으로 열리는 구조이고, 내부자가 외부로 쉽게 열 수 있는 구조로 되어 있어야 한다.
4) 점검 · 작업자 교육 · 훈련
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- 방호 구역 내에 출입하는 점검 및 작업 근로자를 대상으로 이산화탄소 소화설비의 위험성, 화재 경보시 대피 방법, 대피 장소, 방호 구역 내 작업 시 이산화탄소 작동 금지 조치 요령, 수동 조작함 조작 방법, 공기호흡기 착용 방법 등에 대한 교육을 반기 1회 이상 실시한다. (* 또한, 방호 구역 내 화재 경보시 ‘즉시 대피’ 및 방호구역 내 운무현상, 스팀발생 등과 같은 현상이 발생할 경우에 절대 출입을 금지 한다.)
- 소방 훈련시에는 방호 구역 내에서 화재 발생시 상황을 가정한 훈련을 진행하여 이산화탄소 방출 전에 신속한 대피가 이루어질 수 있도록 숙달한다.
5) 경고 표지 부착
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- 이산화탄소 소화설비가 설치된 장소 출입구, 내부 및 외부의 인접한 공간에는 누구나 쉽게 알아볼 수 있도록 경고표지를 부착한다.
6) 방호 구역 내 작업시 조치 사항
(1) 작업 전, 준비 사항
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- 도면 등으로 소화설비 기능, 구조 및 성능 확인 (*작업 장소에 설치된 소화설비, 배치도, 화재감지기의 종류 및 형식 등)
- 소화설비 또는 소화설비의 작동 위험이 있는 전기, 배관 등의 작업 시에는 작업계획 수립·이행 (*작업계획서 포함 내용 : 작업일정, 소화설비 설치도면 검토, 작업방법, 소화설비 작동금지 조치, 방호구역 등에 근로자 출입금지 조치, 작업 근로자 교육, 대피로 확보)
- 작업공구를 사전에 준비하고 관리 상태 확인
- 안전모 및 안전화 등 안전보호구 착용
- 작업내용 및 작업 중 주의사항을 근로자에게 주지시킬 것 (* 방호구역에서 정해진 작업 외 다른 행위, 휴식, 취식, 흡연 등) 금지
- 관계자와 작업내용, 범위, 시간 등을 충분히 협의하고 사내방송 등을 통해 미리 알려줄 것
- 작업 중 비상시 대응방법, 대피경로 및 비상구 위치 등을 철저히 교육하는 한편, 비상 연락망 구축
- 작업 중 화재 발생 시 신속히 인지하고 대처할 수 있도록 자동화재탐지 설비 등 화재감시 및 경보설비의 정상가동 상태를 항상 유지
- 비상구 및 대피통로 주변에 보관된 물품 등 대피 제한사항을 반드시 확인, 정리
- 이산화탄소 방출 시 미처 대피하지 못한 근로자 구출을 위해 공기호흡기를 비치하고 착용 요령 숙지
(2) 현장에서의 작업 개시 전, 안전조치
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- 소화약제 저장용기 보관실과 작업이 예정된 방호구역에 환기를 충분히 실시한다. 지하실 등 환기가 제한되는 장소에는 필요시 배기팬을 이용한 강제 환기를 실시한다
- 환기 후, 출입전 용기 보관실과 방호구역의 산소 또는 이산화탄소 농도를 측정한다.
- 가능하면 이산화탄소 농도를 우선적으로 측정하고, 만약 산소 농도만 측정한다면 최소 20 %를 초과하는지 확인한다. 그 이유는 이산화탄소 농도가 4 %까지 도달하여도 산소 농도는 20 % 이상을 보여줄 수 있기 때문이다.
- 다음의 적정 공기 기준인 산소 농도 18 %에서도 이산화탄소가 약 14 %까지 축적되어 위험한 상태일 수도 있다.
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- 다음의 안전조치를 순서대로 빠짐없이 실시한다.
6) 근로자 교육 내용
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- 질식 · 중독 사망 위험
- 동상 또는 저온 화상 상해 위험
- 시야 미확보로 비상 대피 어려움
- 이산화탄소 방출 시 인지 및 대피 요령 (큰 방출 소음, 싸이렌 등 음향 경보, 천장에서 나오는 흰 연기 또는 안개 등)
- 소화설비 임의 조작 금지 (* 화재 감지 경보 후, 이산화탄소가 방출되기 전 까지의 지연 시간 안에 모두 대피하고, 방호구역 내의 근로자가 안전하게 대피하지 못한 경우, 수동 조작함의 비상스위치를 작동시켜 지연 시간이 연장되도록 하고, 그 방법을 반드시 숙지할 것)
7) 이산화탄소 소화설비 수동 조작함
(1) 설치 위치
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- 방호구역 밖의 출입구 인근과 같이 근로자가 대피하여 쉽고 빠르게 조작할 수 있는 위치에 설치한다.
(2) 기능
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- 화재감지기가 동작하지 못할 때 근로자가 직접 기동스위치를 눌러 이산화탄소(소화약제)를 방출시킨다.
- 녹색 전원 램프에 불이 들어와 있으면 정상 상태라는 것을 의미하며, 이산화탄소가 방출될 때 빨간 램프가 켜진다. 최근에는 전면 도어를 열면 주의 경보가 자동으로 작동하여 예비 경보로서 울리는 형식이 많다.
(3) 기동 스위치
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- 전면 도어의 투명 아크릴 커버 뒤에 기동스위치 단추가 있다. 단추를 누르면 대피 경보로 싸이렌이 울리고 미리 설정된 시간(지연시간: 약30초) 이 경과 후 방호구역으로 이산화탄소가 방출된다.
(4) 비상 스위치
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- 소화설비 작동으로 소화약제 방출 전, 제어반의 지연 타이머가 작동되고 있을 때, 타이머를 순간 정지시킬 수 있는 자동복귀형 스위치이다. 일반적으로 수동 조작함에서 기동스위치 오른쪽에 위치해 있다.
- (*스위치를 누르고 있어야 소화설비 작동이 지연되고, 이산화탄소 방출도 늦출 수 있다! 그러나 이산화탄소가 방출되고 있는 상태를 멈출 수 있다는 의미가 아니다. 화재경보 후 이산화탄소가 방출되기 전까지의 시간(지연시간) 동안에만 비상스위치를 누르는 시간만큼 방출 개시가 늦어진다는 것이다.)
- 수동조작반에는 임의 조작을 금지하는 경고표지와 수동조작함을 조작하는 방법을 정확하고 누구나 알기 쉽게 설명한 설명서를 부착하여야 한다. (* 특히, 비상스위치 – Abort switch 를 계속 누르고 있어야만 방출시간까지 지연시간이 연장됨을 알 수 있도록 하여야 함)
8) 소화설비 점검 및 검사 시 안전조치
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- 소화약제 저장용기 보관실에 들어가기 전 환기를 충분히 실시한다. 지하실 등 환기가 제한되는 장소에는 필요시 배기팬을 이용한 강제환기를 실시한다.
- 환기 후, 점검을 시작하기전 용기 보관실의 산소 또는 이산화탄소 농도를 측정한다. (*가능하면 이산화탄소 농도를 우선적으로 측정하고, 만약 산소 농도만 측정한다면 최소 20 %를 초과하는지 확인한다. 그 이유는 이산화탄소 농도가 4 %까지 도달하여도 산소 농도는 20 % 이상을 보여줄 수 있기 때문이다.)
- 제어반의 전원스위치를 OFF 하고, 다음의 단계를 실행한 후에 본격적으로 점검 및 검사를 실시한다.
- 점검 및 검사 시 이산화탄소가 누출될 수 있는 밸브의 조작 및 배관의 해체 등의 경우에는 공기호흡기를 착용하여야 한다.
9) 이산화탄소 방출 시 조치 사항
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- 소화약제가 방출된 장소에는 출입을 금지한다.
- 소화 완료 후, 재출입 시에는 방출된 소화약제 배출을 위해 배기팬을 가동하여 환기를 실시한다.
- 환기 후, 방출된 장소로 들어가기 전, 산소 또는 이산화탄소 농도를 측정하여 방출된 이산화탄소가 완전히 제거되었는지 확인한다.
- 가스 농도를 측정하여 이상 여부를 확인하고 출입문을 개방하는 근로자에게는 공기호흡기를 지급하여 착용하도록 한다. (*이산화탄소 농도가 1.5 % 미만으로 떨어지기 전까지 임의로 출입하지 못하도록 현장 출입을 철저히 관리한다.)
□ 관련 법규 (산업안전보건기준에 관한 규칙 제628조의 2)
제628조의2(이산화탄소를 사용하는 소화설비 및 소화용기에 대한 조치) 사업주는 이산화탄소를 사용한 소화설비를 설치한 지하실, 전기실, 옥내 위험물 저장창고 등 방호구역과 소화약제로 이산화탄소가 충전된 소화용기 보관장소(이하 이 조에서 “방호구역등”이라 한다)에 다음 각 호의 조치를 해야 한다.
1. 방호구역등에는 점검, 유지ㆍ보수 등(이하 이 조에서 “점검등”이라 한다)을 수행하는 관계 근로자가 아닌 사람의 출입을 금지할 것
2. 점검 등을 수행하는 근로자를 사전에 지정하고, 출입일시, 점검기간 및 점검내용 등의 출입기록을 작성하여 관리하게 할 것. 다만, 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 경우는 제외한다.
- 가. 「개인정보보호법」에 따른 영상정보처리기기를 활용하여 관리하는 경우
- 나. 카드키 출입방식 등 구조적으로 지정된 사람만이 출입하도록 한 경우
3. 방호구역등에 점검등을 위해 출입하는 경우에는 미리 다음 각 목의 조치를 할 것
- 가. 적정공기 상태가 유지되도록 환기할 것
- 나. 소화설비의 수동밸브나 콕을 잠그거나 차단판을 설치하고 기동장치에 안전핀을 꽂아야 하며, 이를 임의로 개방하거나 안전핀을 제거하는 것을 금지한다는 내용을 보기 쉬운 장소에 게시할 것. 다만, 육안 점검만을 위하여 짧은 시간 출입하는 경우에는 그렇지 않다.
- 다. 방호구역등에 출입하는 근로자를 대상으로 이산화탄소의 위험성, 소화설비의 작동 시 확인방법, 대피방법, 대피로 등을 주지시키기 위해 반기 1회 이상 교육을 실시할 것. 다만, 처음 출입하는 근로자에 대해서는 출입 전에 교육을 하여 그 내용을 주지시켜야 한다.
- 라. 소화용기 보관장소에서 소화용기 및 배관ㆍ밸브 등의 교체 등의 작업을 하는 경우에는 작업자에게 공기호흡기 또는 송기마스크를 지급하고 착용하도록 할 것
- 마. 소화설비 작동과 관련된 전기, 배관 등에 관한 작업을 하는 경우에는 작업일정, 소화설비 설치도면 검토, 작업방법, 소화설비 작동금지 조치, 출입금지 조치, 작업 근로자 교육 및 대피로 확보 등이 포함된 작업계획서를 작성하고 그 계획에 따라 작업을 하도록 할 것
4. 점검 등을 완료한 후에는 방호구역등에 사람이 없는 것을 확인하고 소화설비를 작동할 수 있는 상태로 변경할 것
5. 소화를 위하여 작동하는 경우 외에는 소화설비를 임의로 작동하는 것을 금지하고, 그 내용을 방호구역등의 출입구 및 수동조작반 등에 누구든지 볼 수 있도록 게시할 것
6. 출입구 또는 비상구까지의 이동거리가 10m 이상인 방호구역과 이산화탄소가 충전된 소화용기를 100개 이상(45kg 용기 기준) 보관하는 소화용기 보관장소에는 산소 또는 이산화탄소 감지 및 경보 장치를 설치하고 항상 유효한 상태로 유지할 것
7. 소화설비가 작동되거나 이산화탄소의 누출로 인한 질식의 우려가 있는 경우에는 근로자가 질식 등 산업재해를 입을 우려가 없는 것으로 확인될 때까지 관계 근로자가 아닌 사람의 방호구역등 출입을 금지하고 그 내용을 방호구역등의 출입구에 누구든지 볼 수 있도록 게시할 것
□ 이산화탄소 소화설비 자체점검표
