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[화재조사관 이야기] “반복되는 공정에서의 사고라면, 부주의인가? 기계적 요인인가?”

경기 김포소방서 이종인 | 기사입력 2021/10/20 [10:00]

[화재조사관 이야기] “반복되는 공정에서의 사고라면, 부주의인가? 기계적 요인인가?”

경기 김포소방서 이종인 | 입력 : 2021/10/20 [10:00]

코로나19가 창궐해 사회적 거리 두기 4단계를 시행하고 있다. 코로나 방역을 위해 사적 모임이나 집회 등을 규제하고 있어 산업경제 전반에 걸쳐 차질이 빚어지고 있다. 그야말로 진퇴양난(進退兩難)이다. 경제 활성화를 위해선 여럿이 회의하고 의견을 모아 산업공정에 반영하면서 활발한 움직임을 보여야 한다.

 

하지만 현재는 모든 게 정체된 것 같다. 직접 대면하고 토론하는 움직임보다 비대면 온라인으로 회의하고 정책을 결정하곤 한다. 시간이나 장소적 장점도 있으나 인간미가 다소 저하되는 느낌이다.

 

매일 같은 공정에서 작업하고 제품을 생산하는 작업자는 모두 베테랑이다. 하지만 베테랑이 모여 작업을 해도 사고는 발생한다. 화재는 예상치 못한 곳에서, 또 미연에 방지할 수 있는 곳에서 일어나기도 한다.

 

평상시 아무런 사고 없이 사용했다 해도 안전수칙을 점검하고 체크한다면 작업 공정에서 오는 사고는 예방할 수 있을 것으로 판단된다. 반복되는 일상에서 간과하는 일만큼 위험한 건 없다. 기계적 정비와 일상점검을 철저히 하고 작업 공정대로 작업을 진행한다면 안전사고는 방지할 수 있을 거다.

 

작업자는 늘 안전기준을 지켜 작업하고 지금까지 아무 사고 없이 잘 지내왔다. 사고가 발생한 날에도 평상시처럼 재료를 배합하고 기계를 가동했다.

 

그러던 어느 해 봄 완연한 봄기운이 맴도는 시기에 화학적 요인에 의한 화재가 발생했다. 소방차량 40여 대와 소방관, 의용소방대원, 유관기관 등 165명이 화재진압 활동을 했다.

 

관계자 진술을 청취하라!

○○케미컬에서 근무하는 관계자 김 씨는 오전 6시 50분께 출근해 화장품에 첨가하는 약품을 만들던 중 화재가 발생했다고 진술했다.

 

김 씨에 따르면 반응기 내부에 분말 중탄산 암모늄 25㎏ 7포를 물 700ℓ에 넣고 약 20분 정도 희석하고 있었다. 물과 희석된 중탄산 암모늄이 들어 있는 반응기 온도를 올리기 위해 보일러 스팀을 이용해 반응기 내 온도를 80℃로 세팅했다. 

 

중탄산 암모늄과 황산을 반응시키기 위해 30% 황산 125ℓ를 넣었다. 약 5분 정도 지난 시점에서 거품이 넘치기 시작했다. 순식간에 불길이 솟아 어느 지점에서 불길이 솟았는지는 정확히 알 수 없었다.

 

안전화를 신고 있었는데도 좌측에 화상을 입었다. 화재를 인지하고 탈출할 때 얼굴에 1도 화상을 입었고 머리카락이 일부 화열에 노출된 상태였다.

 

잔류한 외형을 확인하라!

▲ [사진 1] 화재 현장

 

화재 공장은 [사진 1]과 같이 전소했다. 전체적으로 소훼와 소실 상태가 심해 외형으로는 발화지점을 판단하거나 연소 확대 과정을 논단할 수 없다.

 

▲ [사진 2] 공장 내부

 

공장 내부는 가운데 부분이 군청색으로 변색된 수열을 많이 받은 형태였다. 구획했던 샌드위치 패널은 무너지고 지붕은 붕괴한 상태로 잔류해 있었다. 화염의 방향성은 전혀 가늠할 수 없는 상태였다.

 

농연이 분출하는 곳이 반응기가 있던 부분이다. 철골조 H 빔 역시 만곡 형태가 확인되고 화염 전파가 상당히 컸던 것으로 추정할 수 있다.

 

그러나 전체적으로 소훼 상태가 심하고 수열 형태 또한 심하게 잔류해 있어 화염의 방향성은 알 수 없다.

 

진술과 잔류한 흔적을 비교하라!

목격자 김 씨는 공장 내부가 복층으로 돼 있었다고 했다. 중탄산 암모늄 반응기가 있던 지점은 2층이다. 반응기에 중탄산 암모늄 175㎏과 물 700ℓ를 넣고 약 20여 분 동안 희석했다. 이후 산처리 공정을 위해 스팀으로 반응기 내 반응물의 온도를 80℃로 유지하고 30%의 황산 125ℓ를 반응기 상부 원료 투입구에 넣었다.

 

약 5분 정도 지나 반응물이 원료 투입구 부분으로 끓어 넘치는 현상이 발생한 직후 곧바로 반응기 주변에서 일시에 화염이 솟았다고 진술했다. 진술 내용과 잔류한 수열 흔적이 일치하는 형태로 보였다. 즉 김 씨가 얘기한 ②번 반응기 주변에서 착ㆍ발화해 급격하게 연소 확대한 것으로 추정된다.

 

▲ [사진 3] 반응기

 

현장에 잔류한 반응기는 모두 세 기가 식별됐다. ①번 반응기는 수세 작업 즉 세척 작업을 하는 반응기, ②번 반응기는 화재가 발생한 반응기, ③번 반응기는 화재 당시는 사용하지 않았다고 한다.

 

내부는 확인할 수 있는 데까지 확인하라!

건물 내부를 확인할 때 안전을 고려해 절대 안전수칙을 준수하면서 진입해야 한다. 화재 현장은 구조물이 철재라 하더라도 수열은 얽혀 있는 상태라 언제 어떻게 붕괴할지 모르기 때문이다.

 

공장 내부 반응기가 있던 부분의 철재 구조물이 마치 플라스틱이 연화한 것처럼 늘어지고 휘어 있다. 바닥에는 소락하거나 폭발로 인한 탄화잔류물들이 어수선하게 늘어져 있다.

 

진입할 때 건물 잔해의 붕괴 위험성도 있고 바닥에 늘어진 날카로운 구조물에 의한 안전사고도 발생할 수 있다. 특히 화학공장 화재 현장에서는 안전수칙을 반드시 지켜야 한다. 바닥에 흐르는 물이나 화학물질이 교반 돼 인체에 유해한 물질이 잔류하는지를 꼭 확인하고 진입해야 한다.

 

▲ [사진 4] 공장 내부

 

화재 당시에는 공장 안쪽에 반응기가 있었고 붕괴 상태가 심해 내부를 확인하기 어려운 상태였다. 무리하게 현장에 진입해 조사할 필요성이나 실효성이 없다. 즉 이미 건물이 무너진 상태에서 철재 구조물을 들어내거나 현장을 발굴한다는 건 거의 불가능하다. 따라서 화재 당시 무리하게 현장을 조사하고자 내부에 진입할 필요는 없다.

 

▲ [사진 5] 연소 확대한 인근 공장

 

연소가 확대해 인근 공장도 전소되고 샌드위치 패널 구조물이 모두 소락한 상태로 바람에 흔들리고 있었다. 이런 경우 2차 안전사고가 예견되므로 내부에 진입할 때 구조물과 바닥 잔해물을 확인하고 조심스럽게 진입해야 한다.

 

또 안전수칙을 반드시 지켜 조사해야 한다. 열정이 앞서 연소 확대 원인과 발화 원인을 찾으러 섣불리 진입했다가는 2차 안전사고를 당해 낭패를 보는 경우가 있다.

 

이런 화재 현장은 넓고 연소 확대 패턴을 쉽게 확인하기 어렵다. 화학물질과 샌드위치 패널이 연소해 철골에서 탈락한 경우 화염의 방향성을 추정하기란 녹록지 않다.

 

진술 내용을 다시 확인하라!

관계자 김 씨가 “보일러 스팀을 이용해 온도를 올렸다”고 한 부분을 살펴본다. 보일러가 어디에 있고 무슨 연료를 사용하며 어떤 방식의 보일러인지 확인해야 한다. 보일러에서 발화해 연소 확대했는지, 탄화되지 않았는지, 잔류한 기기나 공정은 모두 점검해야 한다.

 

▲ [사진 6] 보일러

 

[사진 6]은 반응기 온도를 올리기 위한 보일러다. 보일러실은 화염의 전파나 탄화흔적이 전혀 관찰되지 않는다. 보일러 연료는 LPG를 사용했다. 버너나 배관 연결 부분을 관찰했으나 가스 누설의 흔적은 식별되지 않았다. 보일러 이상 여부는 더군다나 확인할 수 없었다.

 

관계자 김 씨가 보일러를 틀고 온도를 80℃로 올리려 한 건 온도가 세팅된 계기에서 확인할 수 있었다. 보일러 과열이나 화염의 전파는 없었던 것으로 확인됐다.

 

관계자 진술을 하나하나 확인하라!

관계자 김 씨는 반응기에 평소와 같이 화학약품을 넣고 희석해 온도를 올리고 황산을 넣은 후 5분 만에 ②번 반응기에서 폭발적으로 화염이 전파했다고 진술했다. 그렇다면 ①, ②, ③번 반응기를 확인할 수 있는 데까지 최대한 확인해야 한다.

 

▲ [사진 7] ①번 반응기

 

①번 반응기는 세척 작업을 하는 반응기다. 내부를 확인하니 바닥에 침전 수가 확인되고 철제 반응기는 변색 흔적이 일부 경계면에 잔류해 있었다. 자체 발열보다는 외부에서 수열을 받은 형태로 관찰됐다.

 

또 중심의 프로펠러에 잔류한 형상은 내부에서 화염의 전파가 있었던 것으로 판단했다. 프로펠러에 화염 전파가 없었다면 수열에 의한 변색 흔적이 잔류할 수 없기에 그렇게 결론지었다.

 

▲ [사진 8] ①번 반응기 누수

 

①번 반응기는 누수되는 현상 외 다른 특이사항이 관찰되지 않았다. 반응기에서 누수되는 현상은 아마도 화재로 무너지면서 반응기가 변형돼 균열이 생기면서 발생한 것으로 판단했다.

 

▲ [사진 9] ②번 반응기 입구-1

 

반응기 상단에는 개구부가 2개씩 있었다. [사진 9]는 ②번 반응기 입구 중 하나다. 응착물이 검게 탄화한 형태로 내부에서 화염이 분출되며 형성된 것으로 여겨진다. 즉 내부에서 탄화해 외부로 분출한 형태로 관찰된다.

 

▲ [사진 10] ②번 반응기 입구-2

 

[사진 10]은 ②번 반응기 다른 입구다. 입구에 군청색으로 변색한 형태가 관찰되고 주변 구조물 역시 군청색으로 변색한 형태로 잔류해 있다. 화염이 분출했다는 걸 추정할 수 있는 단서다.

 

안전사고로 보이는 특이점이 하나 있었다. 김 씨가 화재 사고가 발생했다고 진술한 ②번 반응기 입구 모두가 개방된 형태로 잔류해 있었다.

 

[사진 9] 입구는 화염 분출로 인해 소실 또는 파열됐다고 하더라도 [사진 10] 입구는 뚜껑을 닫고 하나하나 나사식으로 결착하는 형태인데 모두 개방돼 있었다. 압력이나 물리적 개방 형태는 관찰되지 않았다. 이를 종합해 볼 때 입구 밸브들은 화재 당시 개방된 상태로 있었던 것으로 판단된다.

 

▲ [사진 11] ②번 반응기 내부

 

②번 반응기 내부에는 진압 수가 충수돼 있었다. 입구는 군청색으로 변색한 상태고 입구를 시정(施錠)1)했던 뚜껑의 볼트는 변형 없이 잔류했다. 심지어 볼트 아래의 와셔조차 휘어짐 없이 원형으로 유지돼 있었다. 반응기 뚜껑이 개방돼 있었던 것으로 추정되는 이유다.

 

즉 관계자 김 씨가 중탄산 암모늄과 물, 황산을 넣고 반응시킨 후 뚜껑을 닫지 않았다는 것으로 추측할 수 있다. [사진 9] 뚜껑은 두꺼운 아크릴로 식별되는데 탄화됐다. [사진 11] 뚜껑 부분은 여닫이식 철재 뚜껑이다. 볼트로 조이는 형태였으나 볼트는 모두 개방된 형태로 잔류한 건 부주의 가능성도 있다.

 

진술 내용과 조사 내용을 비교하라!

관계자 김 씨 진술에 따르면 ②번 반응기에 중탄산 암모늄과 물을 희석한 뒤 온도를 80℃로 올려 30%의 황산 125ℓ를 첨가하고 5분 후 거품이 넘치기 시작했다. 이후 순식간에 불길이 솟아 어느 지점에서 이같은 현상이 발생했는지는 정확히 알 수 없었다.

 

안전화를 신고 있었는데 좌측에 화상을 입었고 화재를 인지하고 탈출할 때 얼굴에 1도 화상을 입고 머리카락이 탄화했다. 

 

그렇다면 관계자 김 씨가 반응기 뚜껑을 닫지 않고 반응시킨 게 맞다. [사진 11]에서 반응기 뚜껑 볼트를 살펴보면 원형으로 폭발 흔적이나 물리적 압력에 의한 개방 흔적이 없었던 걸 확인할 수 있다. 즉 관계자 김 씨가 반응기 뚜껑을 닫지 않고 반응시킨 거다.

 

공장장 정 씨는 전화 통화에서 중탄산 암모늄과 물을 희석할 때 약 1시간에서 1시간 30분 정도 시간이 걸린다고 진술하는 반면 작업을 진행한 김 씨는 약 20분 정도라고 진술한 내용이 상이했다.

 

보통 중유화 작업(중탄산 암모늄과 물의 희석) 후 산처리 공정을 위해 황산을 넣고 약 1시간에서 1시간 30분 정도 반응시킨다고 한다.

 

하지만 사고는 황산을 넣고 약 5분 정도 후에 끓어 넘치기 시작했고 순간 불길이 솟아 어느 부분에서 최초 시작됐는지 알 수 없다고 김 씨가 진술한 점과 얼굴 1도 화상과 머리카락의 탄화는 대피하면서 발생한 것이라고 진술한 점 등으로 미뤄 볼 때 온도 세팅이나 황산 개량을 잘못하면서 급격한 반응에 의해 발생한 형태로 추정된다.

 

안전화를 신고 있었는데도 좌측 발에 화상을 입은 건 넘치는 암모니아 가스에 노출된 것으로 추측된다. 김 씨가 황산을 반응기에 넣고 뚜껑을 닫지 않아 산처리 과정에서 거품과 암모니아 가스가 넘친 게 아닐까 하는 생각에서다. 

 

▲ [사진 12] 집중 탄화한 부분(중탄산 암모늄)


조사 내용을 종합해 결론을 지어라!

관계자 김 씨 외 1명이 ○○케미컬 2층 반응기 근처에서 반응기 청소 작업을 했다는 진술과 이 과정에서 모터에 이상이 있었다고 하는 전언이 있었는데 확인이 안 된다. 화재는 오후 4시 15분께 신고되고 GNS 무인경비 시스템에 오후 4시 15분께 정전 신호가 확인된 내용으로 볼 때 전기적 개연성은 적은 것으로 판단했다.

 

김 씨 진술에 따르면 실리카 파우더를 제조하는 공정으로 중탄산 암모늄 175㎏과 물 700ℓ를 넣고 약 20여 분 정도 희석했다. 이후 산처리 공정을 위해 스팀으로 반응기 내 반응물 온도를 80℃로 맞추고 30% 황산 약 125ℓ를 반응기 상부 원료 투입구로 투입했다.

 

반응기 뚜껑을 닫지 않아 중탄산 암모늄이 희석된 물과 황산이 반응하며 생성물질이 5분 정도 지난 뒤 투입구 부분으로 끓어 넘치는 현상이 생기고 반응기 내부에서 거품이 거침없이 넘치면서 일시에 화염이 솟았다.

 

반응기 상부에 설치된 원료 투입구 주변 2층 바닥에는 이동식 1t 용기에 30% 황산 용액이 약 ⅓~½ 정도 남아 있었다. 

 

반응기 내에 반응하는 물질이 열 분해하면서 이산화탄소와 암모니아 가스를 급격하게 발생시키고 반응물이 끓어 넘치는 현상이 계속해서 진행됐을 거다.

 

끓어 넘치는 반응물이 가라앉으면서 투입구 부분으로 공기가 유입됨과 동시에 암모니아 가스가 발생했을 것으로 추정했다. 이런 화재는 화재 원인을 달리 생각한다면 ‘부주의’로 볼 여지도 있다.

 

즉 매일 같은 공간에서 작업하고 같은 공정을 처리하면서 반응기에서 거품이 넘쳐흘렀다는 건 평상시 작업처럼 반응기 뚜껑을 닫지 않아 발생한 사고로 생각되기도 한다.

 

현장에 잔류한 반응기 뚜껑이 [사진 11]과 같이 개방돼 있었고 압력이나 충격에 의한 강제 개방 흔적이 전혀 없다는 것 또한 애당초 개방돼 있었다는 증거다.

 

특이한 건 반응기에서 80℃로 반응한 중탄산 암모늄을 희석한 물에 황산을 넣고 5분 만에 반응이 있었고 끓어 넘쳤다고 진술한 점이다.

 

그렇다면 반응 시 생성된 암모니아 가스는 밀도가 공기보다 가볍기에 부유할 것으로 생각되고 넘친 반응물질은 바닥으로 흘러 내렸을 거다. 그런데도 관계자 김 씨는 화염의 전파가 어디서, 어떻게 됐는지 알 수 없다고 했다.

 

그렇다면 암모니아 가스 특성을 고려하고 김 씨의 화상 위치를 고려할 때 반응기 투입구 상단에서 화염이 시작한 것으로 판단된다. 이러한 현장에서 화재 원인을 규명한 건 ‘화학적 요인’과 ‘부주의’ 중 어떤 게 더 정확하고 설득력이 있을까? 공식적인 화재 원인은 화학적 요인이지만 궁극적인 내용을 들여다본다면 부주의 가능성이 더 큰 것으로 기억에 남는다.

 


1) 시정: 자물쇠를 채워 문을 잠금

 

경기 김포소방서_ 이종인 : allway@gg.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2021년 10월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>

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