KOSHA GUIDE-공정안전지침-발포폴리스티렌의 취급 시 화재예방 기술지침

 

 

 

 

 

 

 

 

 

발포폴리스티렌의 취급 시 화재예방 기술지침

 

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1. 목적

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이 기술지침은 위험성이 높은 인화성가스를 사용하여 발포 폴리스티렌 비드와 완 제품을 제조, 운송, 가공하는 설비 등의 화재 위험요인과 취급 시 주의사항 등을 제공하는데 그 목적이 있다.

 

 

2. 적용범위

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이 기술지침은 펜탄과 같은 인화성가스를 사용하여 발포 폴리스티렌 비드와 완제 품을 제조, 운송, 가공하는 각종 설비의 설치 및 운전에 적용할 수 있다.

 

 

3. 용어의 정의

 

(1) 이 기술지침에서 사용되는 용어의 뜻은 다음과 같다.

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(가) “발포 폴리스티렌(EPS, Expended polystyrene)”이란 폴리스티렌 수지에 펜탄 또는 부탄 등 탄화수소가스를 주입시킨 후 이를 증기로 부풀린 발포제품으로 스티로폼이라고도 불리며, 체적의 98%가 공기이고 나머지 2%가 수지인 재료를 말한다.

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(나) “발포제(Blowing agent)”란 단독 또는 다른 물질과 조합으로 플라스틱 및 고무 내 다공질 구조(Cellular)를 유도하는 첨가제를 말한다.

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(2) 그 밖에 이 기술지침에서 사용하는 용어의 뜻은 특별한 규정이 있는 경우를 제외 하고는 「산업안전보건법」, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙 및 「산업안전보건 기준에관한규칙」에서 정하는 바에 의한다.

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4. 제조공정의 특성

EPS 제조공정은 <그림 1>과 같이 구성되며, 각 공정별 특성은 다음과 같다.

 

 

<그림 1> 발포폴리스티렌 제조공정도

 

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(1) 발포제가 들어있는 EPS 원료는 저장기간에 따라 발포제의 함량이 줄어들어 발포 성이 떨어지고, 융착이 저하되는 등 그 물성이 변하기 때문에 발포제 함량이 떨어 지지 않도록 낮은 온도에서의 저온 보관하는 공정을 “원료 저장 단계”라 한다.

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(2) “예비발포 단계”는 EPS 가공의 최초공정으로, 원료 비드를 증기로 가열․발포하 는 단순한 공정이지만 발포입자의 겉보기 비중은 최종제품의 중량을 결정하게 되 며, 발포입자의 상태는 최종제품의 성형성 및 물성에 크게 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 공정이다.

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(3) 예비발포가 끝난 비드는 펜탄가스와 수증기의 혼합물로 가득 차게 되는데, 이것을 공기 중에 방치시켜 대기압과 비드와의 팽창계수를 맞춰주는 공정을 “숙성 단계” 라 한다.

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(가) 발포직후의 비드는 감압상태에 있고 부드럽기 때문에 외부의 충격에 쉽게 찌그 러지므로 적정한 강도를 지니게 하고, 수분을 함유하고 있는 비드는 성형 시 충 진을 방해하므로 수분을 충분히 건조시켜야 한다.

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(나) 예비발포 이후 일정시간 사일로 에서 숙성을 하게 되면 발포입자 내부로 공기 가 침투하여 내외의 압력이 평형을 이뤄 잔존 발포제가 안정화된다.

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(4) “성형 단계”는 금형에 의해 성형되는 크기와 동일한 형상의 성형품을 얻어내는 공 정이다

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(가) 성형기에 발포입자가 가득 차 있는 상태에서도 입자간의 공간은 약 40% 남아 있는데, 증기를 이용하여 발포입자를 가열하는 공정이다.

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(나) 이때 사용되는 증기는 약 108°C ～ 116°C, 0.04 ～ 0.08 MPaG의 포화수증기가 일반적이다.

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(다) 성형기 금형 내의 발포입자를 가열하면 입자 내에 남아 있는 발포제의 기화 시 체적팽창에 의해 발포입자가 재발포되어 입자간의 공간을 메워 상호 열융착시 킨다.

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(5) “건조 단계”는 성형이 완료된 제품의 표면, 내부에 함유된 수분을 증발시켜 제품의 탄성이나 특성을 강화시키는 공정을 말한다.

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(가) 제품 내․외의 수분제거를 위해서는 건조실(약 50°C ～ 60°C)에서 일정시간 이 상 건조하여야 한다.

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(6) “재단 및 출고 단계”는 성형이 완료된 블록상태의 제품을 사용규격에 맞는 두께로 열선(니크롬선)을 사용하여 절단하는 공정을 말한다.

 

5. 물질의 위험특성과 취급 시 주의사항

 

(1) 가공되지 않은 EPS는 일반적으로 펜탄과 같은 인화성 가스를 포함하고 있어, 원 료물질이 저장 및 운송되는 과정에서 일부 펜탄을 발산하며, 제조 후 잠시 동안 완 제품에서 펜탄이 방출되는 경우도 있으므로 주의하여야 한다.

 

(가) 펜탄은 인화점이 - 50 °C이며 끓는점은 36 °C로 매우 인화성이 높고, 펜탄은 공기보다 무거운 무취의 물질이다.

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(나) 일반적으로 EPS는 펜탄의 발산량을 가능한 한 줄일 수 있도록 고안된 용기에 포장되어 배송된다. 그러나 용기에서 일부 펜탄이 누출될 수 있고 포장을 개방 할 때 발산량이 증가하게 된다.

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(2) EPS 비드에서 펜탄을 취급하거나 사용할 때 꼭 알아야 할 필수적인 사항들은 다 음과 같다

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(가) 펜탄은 285 °C보다 높은 온도의 표면(예: 전구)과 접촉할 때 인화되므로, 고온 과 접촉하지 않도록 하여야 한다.

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(나) EPS를 사용하거나 저장하는 모든 장소에서는 흡연을 금한다.

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(다) 겨울에 사용하는 임시 가열기는 EPS 비드가 저장된 곳에서 화재를 유발할 수 있으므로, 현장관리자는 작업현장의 모든 설비를 점검하여야 한다.

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(라) 간이 배선이나 휴대용 전동기구는 펜탄의 인화를 유발할 수 있으므로 이들 설 비는 사용하지 않도록 하되, 부득이하게 사용할 경우에는 철저한 통제 하에 사 용하도록 한다.

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(마) 전기 스위치, 통풍 팬 등이 펜탄의 인화성 증기가 발생할 수 있는 곳에서 사용 할 수 있는 것인지 확인하여야 한다.

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(바) 가스 누출감지기를 모니터링 하여, 펜탄의 국부과열점이 발생할 가능성이 있는 곳을 식별하고 농도를 측정하여야 한다.

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(사) 난연성 EPS와 일반적인 EPS 모두에서 펜탄 등 발포제에 의한 위험이 존재하 므로 주의하여야 한다.

 

 

6. 공정의 위험 및 예방

 

6.1 원료하역

 

안전한 하역을 위하여 공급자가 제공하는 물질안전자료(MSDS) 정보의 안전취급 방법과 다음을 준수하여야 한다.

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(가) 작업 장소에서 흡연을 금하고, 그 외의 점화원을 제거한다.

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(나) 펜탄 등이 방출될 수 있도록, 하역 전에 용기나 트럭을 개방된 채로 방치하거나 강제 환기 시켜야 한다.

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(다) 환기가 잘되는 장소에서 하역한다.

 

6.2 원료 저장

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발포 폴리스티렌 비드는 공장의 저장실에서 발포제 펜탄을 발산하게 되므로, 다음 을 준수하여야 한다.

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(가) 발포 비드를 포함하는 포장상자는 환기가 잘되는 장소에 보관한다.

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(나) 저준위 통풍구(Low-level vent)를 사용하여 환기가 잘되는 지역에서 프리폼 (Pre-foam)을 보관한다. 시간당 필요한 환기량은 식 (1)에 따라 산출하며, 추가 적인 환기가 필요한지를 결정할 수 있다.

 

 

여기에서

y = 시간당 필요한 환기횟수 [회/hr]

W = 물질의 질량 [ton]

V = 저장지역의 체적 [㎥]

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예로써, 만일 결과가 시간당 6회 이하의 기체 변화가 필요할 경우, 일반적인 환기 에 의존할 수 있다.

 

6.3 사전 팽창

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발산되는 펜탄 증기는 혼합되어 인화성이 감소되지만 잠재적 화재 위험이 있기 때문에 펜탄/수증기 혼합물을 외부로 환기시켜야 한다.

 

6.4 숙성 저장(Silo)

 

(1) 숙성 사일로(Silo)의 상부에 폭발성 혼합물이 생성될 수 있으므로, 직물 사일로 구 조물에서는 다음을 준수하여야 한다.

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(가) 접지된 구조에서 자연적인 직물이나 전도성 직물을 사용하도록 한다.

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(나) 가스 탐지기(영구적으로 설치된 탐지기나 주기적인 점검(표본점검)을 위한 휴 대형 탐지기)를 구비하여 사용하도록 한다.

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(다) 표본점검 결과에 근거하여 환기형태를 결정하고, 사일로 주변의 저준위에서 환 기 시키도록 한다.

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(2) 금속 사일로 구조물에서는 다음을 준수하여야 한다.

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(가) 물질안전보건자료(MSDS)에 표시된 LEL(최소폭발한계) 이하로 펜탄의 농도를 유지하도록 환기 시킨다.

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(나) 금속 구조물이 견고하고 폭발 안전장치를 갖추고 있으며, 상부의 안전한 장소 로 환기가 되고 있음을 확인한다.

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(다) 접지가 되어 있는지를 확인한다.

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(라) 가스 탐지기를 구비하여 사용한다.

 

6.5 운반 덕트

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비드가 건조할수록 더 위험하지만, 정전기로 인한 실질적인 화재 위험은 항상 존 재하므로, 다음을 확인하여야 한다.

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(가) 구부러지는 부위를 포함하여 덕트의 모든 부분이 접지되어야 하며, 모든 덕트 에 접지 연속성(Earth continuity)이 있어야 한다.

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(나) 가능한 가장 낮은 속도로 제품을 운반하여야 한다.

 

6.6 성형공정

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성형공정에서는 증기가 유입되어, 화재․폭발 위험을 감소시킨다. 하지만 성형 이 후에는 EPS블록이 건조되어 몇몇 펜탄 증기를 방출하게 된다. <식 1>의 시간당 필요한 환기량 계산 공식을 사용하여 저준위에서 충분한 환기가 이루어지고 있는 지를 확인한다.

 

6.7 절단과 형성

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열선 절단과정에서 사업장당 매년 약 10회의 화재가 발생한 것으로 알려져 있다. 화재를 예방하기 위하여 다음을 확인한다.

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(가) 강제 통풍을 이용하여 노출 선을 냉각한다.

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(나) 컨베이어가 정지할 경우, 열선 전원이 단락 될 수 있도록 블록 운송 시스템을 연동한다.

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(다) 전기 오류 탐지장치를 제공하여 열선이 과열되는 것을 방지하고 이를 정기적으 로 점검한다.

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(라) 이산화탄소나, 건조․분말 소화기를 현장에서 이용할 수 있도록 하고 근로자들 에게 사용법을 교육한다.

 

6.8 완제품 저장

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완제품 저장과정에서도 펜탄이 발산될 수 있으므로 다음 사항을 확인하여야 한다.

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(가) 완제품이 저장된 지역을 화재 위험 지역으로 취급한다.

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(나) 열 또는 화기작업을 안전작업허가로 철저히 통제한다.

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(다) 주변에 다른 가연성 물질을 치운다.

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(라) 성형 이후에는 환기가 잘되는 장소에서 완제품을 저장한다.

 

6.9 폐기물 재활용

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재활용 폐기물에서 인화성 증기가 발산될 수 있으므로 환기가 잘되는 장소에서 재 활용 스크랩을 보관하고 관리하여야 한다.

 

6.10 열작업

 

(1) 전동공구를 사용한 연마·절단 작업 및 공정상에서 이루어지는 열작업은 점화원이 될 수 있다. 때로는 열작업이 끝난 이후에, 잔여 열이 인화를 유발할 수 있으므로 다음을 확인한다

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(가) 펜탄이 축적될 수 있는 지역에서는 안전작업허가 승인 시스템 등을 사용하여 열작업을 관리한다.

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(나) 열작업 장소에서는 화재를 유발할 수 있는 물건을 치우도록 한다.

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(2) 열작업 장소에서는 작업이 끝난 이후 약 한 시간 동안 초기 화재를 관찰하는 것이 좋다.

 

 

7. 교육훈련 및 점검

 

7.1 교육훈련

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여러 예방조치를 하였더라도 화재의 위험이 완전히 제거되지 않으므로, 미리 화 재 위험을 검토하고 사고대비 계획을 준비한 후 근로자를 교육하는 것이 바람직 하다.

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(가) 모든 사원에 대한 초기훈련과 계속적인 훈련을 시험할 지침과 요구사항이 있어 야 한다. 이것들은 적어도 1년에 한 번씩, 모든 공정의 변경 후에 경영자 검토를 받도록 하여야 한다.

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(나) 직원은 작업장의 화재위험에 대하여 주의 깊고, 철저한 지시를 받아야 한다. 설비 나 공정이 실패하는 경우 근로자의 올바른 대처는 화재의 발생을 줄일 수 있다.

 

7.2 점검

 

(1) 게재된 항목의 안전작동은 철저하고 체계적으로 그리고 정기적으로 점검하여야 하고, 공장 관리자에게 제출하여 검토받아야 한다.

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(2) 점검은 일정한 자격을 갖춘 사람이 수행하여야 하며, 점검결과 기록과 권장사항을 기록하여 보존하여야 한다.

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