KOSHA GUIDE-공정안전지침-전자산업에서의 특수가스 취급안전 기술지침

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

전자산업에서의 특수가스 취급안전 기술지침

 

 

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1. 목적

 

본 기술지침은 반도체 제조 등 전자산업 등에서 특수가스를 사용, 취급함에 있어 발생할 수 있는 화재 및 폭발의 위험성을 파악하고 이를 방지하기 위하여 적절한 안전대책을 수립하는데 활용할 수 있는 기술지침을 제시함을 목적으로 한다.

 

 

2. 적용범위

 

본 기술지침은 실란(Silane), 포스핀(Phosphine), 아신(Arsine) 등의 특수가스를 사용하거나 취급하는 반도체 제조 등의 전자산업현장과 실험실 등에 적용된다. 다만, 이들 가스를 대량 제조, 포장 및 운반하는 등의 사업장은 제외한다.

 

 

3. 용어의 정의

 

(1) 이 기술지침에서 사용되는 용어의 뜻은 다음과 같다.

 

(가) “가스 실린더(Gas cylinder)”란 가스를 충전하기 위한 것으로서 이동할 수 있는 용기와 부속품을 말한다.

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(나) “가스공급지점(Gas supply point)”이란 가스 실린더와 연결되어 밸브 등의 부속 품이 장착된 지점을 말한다.

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(다) “특수가스(Special gas)”란 실란(Silane), 포스핀(Phosphine), 아신(Arsine) 등 주로 반도체 제조 등 전자산업에서 사용되는 가스로 독성, 화재위험성 및 반응 위험성이 큰 가스를 말한다.

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(라) “자연발화성 가스 (Pyrophoric gas)”란 공기에 노출되었을 때 외부 점화원 없이 스스로 발화할 가능성이 매우 높은 가스를 말한다.

 

(마) “소각로(Incinerator)”란 300 ℃ 이상의 고온을 이용하여 폐가스를 연소시키는 소규모 장치를 말한다.

 

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

 

 

4. 특수가스의 저장 및 취급

 

반도체 제조 등 전자산업 현장 및 실험실에서 특수가스를 사용하는 절차는 <그림 1>과 같이 가스 실린더의 입고, 가스 실린더 저장, 가스 실린더 교체, 사용된 가스 실린더의 폐기로 이루어진다.

 

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<그림 1> 특수가스 사용 절차

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4.1 특수가스의 위험성

 

(1) 전자산업 등에서 주로 사용하는 특수가스는 <표 1>과 같이 독성가스일 뿐만 아니 라 화재·폭발위험이 높은 인화성가스에 해당한다.

 

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<표 1> 특수가스의 주요 물성 예시

구분		실란(Silane)	포스핀(Phosphine)	아신(Arsine)
분자식		SiH4	PH3	AsH3
CAS No.		7803-62-5	7803-51-2	7784-42-1
정상끓는점 [℃]		-112	-87.7	-63
폭발범위 [%]		1 ∼ 100	1.8 ∼ 100	4.5 ∼ 78
NFPA 등급	화재	4	4	4
	반응성	3	2	2
	보건	2	3	4
화재 및 폭발위험		심각한 화재 위험 공기 노출 시 발화 가능	심각한 화재 위험 공기 노출 시 발화 가능	심각한 화재 위험 중급 수준의 폭발위험
산업안전보건법 규제현황		노출기준 설정물질	관리대상 유해물질, 작업환경 측정물질, 노출기준 설정물질	관리대상 유해물질, 작업환경 측정물질, 노출기준 설정물질

 

 

 

4.2 특수가스 실린더

 

4.2.1 특수가스 실린더의 사용, 취급 및 저장 장소

 

(1) 특수가스를 사용, 취급하는 장소에는 특수가스의 누출을 미리 감지할 수 있는 가 스감지기와 경보장치를 설치하여야 하며, 주기적인 점검을 통해 그 성능을 유지하 여야 한다.

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(2) 특수가스는 용접·용단 원료 또는 가열 연료로 사용하지 않는다고 할지라도, 대부분 인화성 가스이므로, 특수가스의 가스 실린더를 취급할 때에는 다음 사항을 준 수하는 것이 바람직하다.

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(가) 통풍 또는 환기가 불충분하거나 화기를 사용하는 장소 및 그 부근에 설치·저장 또는 방치하지 않는다.

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(나) 용기의 온도는 40 ℃ 이하로 유지하여야 한다.

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(다) 전도의 위험이 없도록 고정하여야 한다.

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(라) 충격을 가하지 않도록 하며, 운반할 때에는 캡(Cap)을 씌우도록 한다.

 

(마) 사용할 때에는 용기의 마개에 부착되어 있는 유류 및 먼지를 제거하여야 한다.

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(바) 밸브는 서서히 열고 닫아야 한다.

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(사) 사용 전 또는 사용 중인 용기와 그 외의 용기를 명확히 구별하여 보관하여야 한 다.

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(아) 용기의 부식·마모 또는 변형상태를 점검한 후에 사용하여야 한다.

 

(3) 특수가스는 대부분 인화성 가스이므로, 특수가스 실린더를 사용, 저장하는 장소에 서는 불꽃 또는 아크를 발생하거나 고온으로 될 우려가 있는 화기 또는 기계·기구 및 공구 등을 사용하여서는 안 된다.

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(4) 특수가스 실린더 및 특수가스의 배관, 기타 사용 설비 등은 화재예방을 위하여 적 절한 배치구조로 하여야 한다.

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(5) 특수가스를 사용, 취급 또는 저장하는 장소는 가스 누출 가능성을 최대한 낮출 수 있도록 내구성과 신뢰성이 있는 설비를 갖추어야 하며, 가스 누출 가능성을 고려 하여 필요 시 가스폭발위험장소로 설정하여 관리하여야 한다.

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(6) 만일 특수가스를 사용, 취급 또는 저장하는 장소가 가스폭발위험장소로 설정된 경 우에는 폭발위험장소의 구분도를 작성·관리하여야 하며, 적합한 방폭성능을 가진 방폭구조 전기기계·기구를 선정, 사용 및 유지·관리하여야 한다.

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(7) 특수가스 실린더는 가능한 한 건물 외부에 저장하여야 하며, 이때 빗물 등에 의한 부식을 방지하기 위하여 지붕을 설치하여야 한다. 다만 저장소에서 가스가 누출하더라도 지붕 아래에 가스가 누적되지 않도록 환기시설을 갖추어야 한다.

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(8) 특수가스 저장소를 건물 내부에 설치하는 경우에는 다음 사항을 준수하여야 한다.

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(가) 최소한 30분 이상의 내화성능을 갖는 벽으로 건물의 다른 지역과 분리되도록 하여야 한다.

 

(나) 위험성평가를 통해 필요한 환기성능을 파악하여야 한다.

 

(다) 강제환기시스템은 경보음과 경보등으로 연결되어 작동정지 여부를 모니터링할 수 있도록 하여야 한다.

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(라) 위험성평가 시 저장소 내부의 위험을 조기 감지할 수 있는 모니터링 설비를 파 악하여 필요한 설비를 갖추어야 한다.

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(9) 특수가스 저장소는 자연환기가 잘 이루어질 수 있는 구조로 설치하여야 하며, 자 연환기가 충분히 이루어지도록 최소한 2개의 마주보는 벽면이 개방된 형태인 것이 바람직하다. 개방된 벽면은 철망 혹은 루버(Louver)형태로 한다.

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(10) 특수가스 저장소의 천정, 바닥 및 벽은 불연성 재질이어야 한다.

 

(11) 특수가스 저장소는 가능한 한 화재위험 지역으로부터 멀리 떨어져 위치하여야 하 며, 다음과 같은 소화설비 및 개인보호구를 갖추어야 한다.

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(가) 수동 혹은 자동 물분무시스템

(나) 소화기 (출구에 가까운 곳으로 접근이 용이한 곳에 비치)

(다) 호흡보호구, 긴급샤워설비 등

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(12) 특수가스 저장소의 바닥은 평평하되 경사를 두어 가스 실린더 누출물 등이 저위 험지역으로 흘러가도록 하여야 한다. 다만 경사진 곳에 물이 고이지 않도록 관리 하여야 한다.

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(13) 특수가스 저장소 부근에는 차량의 충돌을 방지하기 위한 방지턱을 설치하는 것이 바람직하다.

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(14) 특수가스 저장소에는 “접근제한” 및 “화기엄금”과 같은 경고표지를 부착하여야 한다.

 

 

4.3 특수가스의 사용 및 회수

 

4.3.1 특수가스 공급설비

 

(1) 모든 특수가스공급지점에 대해서는 위험성평가를 수행하여 발생 가능한 위험요인 을 파악하여야 한다. 이때 고려될 수 있는 사항은 다음과 같다.

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(가) 화재위험 및 사람이 많은 곳과 분리되어 있어야 한다.

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(나) 환기가 적절하여야 한다.

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(다) 가스의 명칭과 위험성(물성)이 명확히 표시되어야 한다.

 

(라) 보안을 위하여 가스 실린더 접근을 제한하되 장애물이 없도록 하는 등 접근이 용이하여야 한다.

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(마) 점화원이 될 수 있는 나염 및 비보호 전기장치로부터 멀리 위치하여야 한다.

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(바) 유지관리가 잘 이루어져야 한다.

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(사) 가스 실린더가 넘어지지 않도록 배치하여야 한다.

 

(아) 가스 사용설비에서의 누출로 인한 위험을 조기에 차단하기 위하여 가스 실린더 에 가능한 한 가까운 곳에 원격차단장치를 설치하여야 한다.

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(2) 각각의 특수가스 실린더는 서로 다른 특수가스공급지점을 통해 연결되어야 하며, 특수가스공급지점은 다음과 같은 곳에 설치되어야 한다.

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(가) 가능한 한 건물 외부의 안전한 장소에 설치

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(나) 별도의 가스공급실

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(다) 별도의 가스캐비넷

 

(3) 특수가스공급지점은 특수가스 누출을 최소화할 수 있도록 설계되고, 이를 위한 작 업지침이 마련되어야 한다.

 

(4) 특수가스가 누출되더라도 그 피해를 최소화하기 위해서는 다음과 같은 인자를 고 려하여야 한다.

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(가) 가스공급용기의 가스 양

 

(나) 가스공급용기로부터의 유출되는 최대유량(Flow rate)

 

(다) 환기/추출시스템 하에서 독성가스 희석 정도

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(라) 대기 중으로의 벤트 높이와 위치

 

(마) 대기 중으로의 누출속도: 공기흡입위치, 건물과 사람들의 위치

 

(바) 필요 시 갑작스런 누출물을 처리할 수 있는 가스세정탑 혹은 기타 처리설비

 

4.3.2 사업장 내 특수가스 공급

 

(1) 특수가스는 가스공급 실린더로부터 사용지점까지 필요한 압력과 유량으로 안전하 게 공급되어야 하며, 공급과 관련하여 연결된 모든 설비는 상호 오염되지 않도록 설계되어야 한다.

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(2) 특수가스 공급시스템은 취급하는 가스와 화학적으로 안정한 재질이어야 하며, 최 대압력에 견딜 수 있어야 한다.

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(3) 다음과 같은 조건에서도 건전성(Integrity)을 유지할 수 있도록 특수가스 공급시스 템을 퍼지(Purge)하여야 한다.

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(가) 가동 전: 시스템으로부터 공기와 수분을 제거하기 위하여

 

(나) 가스공급용기 교체 시: 용기 연결부로부터 가스, 공기 및 수분을 제거하기 위하 여

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(다) 시스템 유지·보수 시: 시스템 개방 전 안전한 수준까지 가스농도를 낮추고, 가 스를 재유입하기 전에 공기와 수분을 제거하기 위하여

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(라) 비상상황 시: 빠른 시간 내에 시스템으로부터 가스를 제거하기 위하여

 

(4) 특수가스 공급시스템은 비상상황 시 혹은 시스템 고장 시 작동하는 자동차단장치를 갖추어야 한다.

 

(가) 자동차단장치는 일반적으로 과량차단장치(Excess flow shut-off valve)와 원격 으로 작동되는 가스 실린더 공급밸브로 구성된다.

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(나) 과량흐름차단장치는 보통 퍼지를 원활히 하기 위하여 우회밸브를 필요로 하는 경우가 있는데, 이때 퍼지가 끝난 후에도 과량흐름차단장치가 열린 상태로 운 전되어서는 안 된다.

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(5) 가스공급실린더 내부 혹은 밸브와 가능한 한 가까운 곳에 오리피스와 같은 유량제 한장치를 갖추는 것이 바람직하지만 부식성 가스에는 적합하지 않다.

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(6) 특수가스 공급시스템에는 압력방출장치와 같은 과압보호장치, 유량제어밸브, 차단 밸브, 체크밸브 등이 갖추어져야 한다. 이들 장치의 성능을 주기적으로 점검하고 확인하여야 한다.

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(7) 특수가스 공급배관은 점검과 유지·보수가 용이하도록 하여야 하며, 가능한 한 지 하에 매설하지 않아야 한다.

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(8) 실란을 포함한 자연발화성 가스는 특히 다음 사항을 유의하여야 한다.

 

(가) 실란은 항상 대기압보다 놓은 압력으로 저장하여야 하며, 응축되지 않도록 하 여야 한다. 공기나 기타 산화제가 실란이 함유된 시스템으로 유입되는 경우 폭 발하거나 서서히 반응하여 실리카를 침전시킴으로써 압력조정기(Regulator), 체 크밸브 등을 막을 수 있다.

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(나) 자연발화성 가스를 취급하는 모든 시스템은 다음 사항을 고려하여 설계하고 시 험하여야 한다.

① 누출 위험의 최소화

② 퍼지 효율성과 용이성의 극대화

③ 누출 발생 시 차단의 용이성

④ 청소나 퍼지를 어렵게 하는 공간(Dead space)의 제거

⑤ 내용량의 최소화

 

(다) 가스캐비넷, 환기시스템 등 자연발화성 가스에 노출될 수 있는 모든 재질은 불연성이어야 한다.

 

(라) 환기가 되지 않는 캐비넷이나 실내에 자연발화성 가스를 취급하는 설비를 두어 서는 안 된다.

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(마) 아무리 적은 양이라고 할지라도 할로겐족이나 할로겐화 중금속(Heavy metal halides)과 실란이 접촉하여서는 안 된다.

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4.3.3 폐 특수가스의 처리

 

(1) 정상 운전 중에 배출되는 모든 폐 특수가스는 적절한 처리공정을 거치지 않고 대 기 중으로 유출되어서는 안 된다.

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(2) 비상 시 폐 특수가스를 배출하는 경우에도, 사람들에게 위해가 가지 않도록 폐 특 수가스의 처리, 조절 및 배출하는 방법을 고려하여야 한다.

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(3) 위험하지 않은 가스라고 할지라도 생산과정 혹은 공정 중 독성 혹은 부식성 물질 을 형성할 수 있으므로 유의하여야 한다.

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(4) 만일 폐 특수가스를 처리과정 없이 대기 중으로 배출하여야 하는 경우에는 다음과 같은 원칙을 준수하여야 한다.

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(가) 독성 가스: 충분히 대기 중에 희석되어 사람들에게 해를 끼치지 않을 만큼 충분 히 안전한 장소로 배출

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(나) 인화성 가스

① 설비나 작업장에서 폭발성 분위기를 형성하지 않도록 하여야 하며,

② 점화원이 없는 장소로 배출

③ 사람들로부터 멀리 떨어지고 공기 취구(Air intakes)로부터 먼 안전한 곳으로 배출

④ 배출구에 역화방지기 설치 및 폭발위험장소로 구분

 

(다) 산화제 및 산소: 화재 전파가 가능한 곳에서 대기 중 진한 농도를 형성하지 않 도록 배출

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(라) 질식 가능 가스: 질식 위험을 초래할 수 있을 만큼 산소 농도가 저하되지 않도록 배출

 

(5) 폐 특수가스의 처리설비는 가능한 한 지속적으로 그 성능을 모니터링하여 법규에 서 요구하는 배출허용농도를 초과하지 않도록 하여야 한다.

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(6) 폐 특수가스는 다음과 같은 기술을 적용한 설비를 통해 처리되어야 한다.

 

(가) 소각(Incineration)

① 자연발화온도 이상으로 운전되는 소각로를 통과하면서 완전히 산화되도록 한 다.

② 소각 후 산화물이 기체 상태인 경우, 화학적 세정(Chemical scrubbing)을 거칠 필요가 있는지 검토하여야 한다.

③ 소각 후 산화물이 액체 혹은 고체 상태인 경우에는 특수폐기물처리업자를 활 용하는 것이 바람직하다.

④ 소각장을 설치할 때에는 화재가 번질 위험이 없는 위치에 설치하거나 불연성 의 재료로 설치하여야 한다.

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(나) 화학적 흡수(Chemical absorption)

① 반응성 가스는 화학적 세정탑을 통과하면서 제거가 가능한데, 세정탑의 설계 는 가스농도, 가스유량 및 폐가스의 반응정도에 크게 의존한다.

② 세정탑에 사용되는 화학물질(Chemical reagents)은 성능의 효용성을 면밀히 모니터링하여야 한다.

③ 사용한 세정물질은 특수폐기물처리업자를 활용하는 등 안전하게 폐기되어야 한다.

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(다) 흡착(Adsorption): 흡착을 이용할 때에는 다음을 고려하여야 한다.

① 흡착과정 중 열이 발생할 수 있음

② 흡착제(Adsorbent)가 가열되는 경우, 흡착된 가스가 방출될 수 있음

③ 흡착제는 사용 전에 불활성 가스로 퍼지하여야 함.

④ 포스핀과 같은 자연발화성 가스를 흡착한 흡착제는 공기에 노출되었을 때 화 재가 발생할 위험이 있으므로, 사용한 흡착제의 운송과 포장 시 불활성분위기를 유지하여야 함

⑤ 흡착제를 취급하는 사람은 분진, 독성 흄, 부식성 등에 대비한 적합한 개인보 호구를 착용하여야 함.

⑥ 사용한 흡착제는 봉인된 용기에 담아 특수폐기물처리업자에게 처리를 위탁하 여야 함.

⑦ 산화성 가스는 활성탄(Charcoal)을 흡착제로 사용하여서는 안됨.

 

 

5. 특수가스 실린더의 유지 및 보수

 

특수가스는 대부분 「고압가스안전관리법」 에 따른 고압가스 실린더에 해당하므 로, 가스 실린더 등을 수리하기 위해서는 같은 법 제5조에 따라 해당 용기 등을 수리할 수 있는 자격을 가진 자로 하여금 수리하게 하여야 한다.

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