40㎥ 용량 수소저장탱크 총 3기 폭발

2명 사명, 6명 중경상 등 총 8명 사상

정부가 차세대 미래 에너지원으로 육성하고 있는 수소와 관련해 최근 대형 사고가 발생해 의 안전관리 체계가 도마 위에 오르고 있다.

지난 5월 23일 강원도 강릉과학산업단지에 위치한 강원테크노파크 강릉벤처공장에서 수소저장탱크 3기가 폭발하는 대형 사고가 발생했다. 이번 사고는 23일 오후 6시 22분경 1기당 40㎥ 용량의 수소저장탱크 총 3기가 폭발해 2명이 숨지고 6명이 중·경상을 입어 많은 사상자를 냈다. 사상자들은 대구경북지역 벤처세라믹업체 기업인들과 인솔자 등 총 8명이 세미나를 마치고 벤처공장 견학을 위해 이동하다가 변을 당한 것으로 알려졌다.

당시 사고 직후 소방당국은 브리핑을 통해 “이번 폭발은 강원테크노파크 벤처공장에 있는 지상 2층과 1층 옆 수소저장탱크가 폭발함으로써 관리동과 벤처2공장까지 반파와 분파가 발생했다”고 밝혔다.

이날 조사당국에 따르면 폭발한 수소저장탱크 3기는 정부과제로 진행된 ‘독립형 연료전지-태양광-풍력 하이브리드 발전기술 개발’ 실증사업을 위해 설치, 지난 4월부터 시운전을 시작했으며 5월까지 시운전을 마치고 정밀 안전점검 후 정식 운영에 돌입할 예정이었던 것으로 알려졌다.

전문가에 따르면 이번에 폭발한 수소저장탱크는 태양광을 통해 생산된 전기를 이용, 수전해설비로 수소를 제조하고 제조된 수소를 저장하는 용도로 설치된 것으로 설계압력 1.20㎫(12bar), 테스트압력 1.56㎫(15.6bar)로 가스안전공사로부터 설계단계검사를 받은 것으로 확인됐다.

저장탱크 내부 공기·산소 유입에 따른 압력 상승 원인?

운전조작 미숙·부실시공도 배제 못해

총 8명의 사상자가 발생한 이번 사고는 사고 직후 정확한 사고원인을 조사하기 위해 경찰이 사고 관련자들을 참고인 자격으로 불러 현재 모든 가능성을 열어두고 집중 조사했으며 국립과학수사연구를 비롯해 한국가스안전공사 등이 현장 합동감식에 착수, 사고 현장 내 연료전지시스템, 수소저장탱크 등 사고 현장을 면밀 히 조사했다. 또한 폭발한 수소저장탱크의 압력조절장치 등의 작동 유무와 함께 수소 저장 과정에서 불순물 유입으로 인해 사고가 발생한 것인지에 대해서도 집중적으로 검식을 진행했다.

하지만 정확한 폭발 원인이 밝혀지기에는 다소 시일이 걸릴 것으로 예상되고 있는 가운데 가스안전공사와 전문가 등은 이번 사고 원인과 관련 저장탱크 내부에 공기나 산소 등 불순물 유입에 따른 압력 상승, 탱크 시공부실 등에 무게를 두고 있다.

한 전문가는 “수소는 워낙 예민해 저장탱크 내부에 공기나 산소가 유입되면 안에서 발열이나 정전기가 발생해 폭발로 이어질 수 있으며 폭발하게 되면 아무리 탱크를 단단하게 만들었어도 터질 수밖에 없다”고 연소 폭발 가능성을 언급했다. 특히 이 전문가는 “탱크 압력이 갑자기 높아져 본래 견딜 수 있는 압력보다 초과하면 폭발 가능성이 있으며 안전장치가 있어도 터질 수 있고 저장탱크에 허술한 부분이 있거나 잘못 만들어졌을 경우에도 폭발로 이어질 수 있다”고 설명했다. 당초 사고가 난 수소탱크는 안전장치가 있었으며 ‘탄소 강판’ 재질로 만들어진 것으로 파악됐다.

실제로 이번 폭발사고 당시 섬광이 번쩍이는 장면이 포착됐고 흩어진 탱크 잔해물 일부도 그을린 것으로 확인돼 내부에 공기나 산소 등이 유입됐을 가능성이 가장 큰 것으로 전해지고 있다.

이어 일각에서는 압력에 의해서만 폭발이 일어날 경우 발열이 발생하지 않기 때문에 만약 내부에 공기나 산소가 유입됐을 경우 이는 시스템 관리부실에서 그 원인을 찾을 수 있을 것이란 목소리도 있다. 즉 이 경우 운전조작 미숙이 사고 원인이 될 수도 있다는 것이다.

이밖에도 시스템이 제대로 갖춰져 운전이 정상적으로 이뤄졌는데도 당초 시공이 잘못돼 폭발로 이어졌을 가능성도 배제하기는 어려운 것으로 전해졌다.

사고 저장탱크, 수소차·수소충전소 저장탱크와 안정성 및 관리기준 상이

수소차·수소충전소·튜브트레일러용은 이음매 없어

한편 산업부는 이번 강원테크노파크 강릉벤처공장 수소 저장탱크 폭발 사고와 관련해 철저한 진상규명을 진행할 것을 천명했다.

산업부에 따르면 이번 사고와 관련한 정부 연구개발 과제는 사업기간이 3월 말에 종료됐으며 책임소재는 향후 정밀 검사 결과를 바탕으로 안전관리 의무 위반 등을 종합적으로 분석해 가려질 것이라고 밝혔다.

특히 이번 사고와 관련해 산업부는 사고가 난 수소저장탱크와 수소전기차·튜브트레일러용 용기, 수소충전소용 저장탱크가 동일하다고 오인하는 경우가 있어 이에 대한 차이점을 명확히 했다.

우선 고압가스안전관리법 제3조(정의)에 따르면 저장탱크란 ‘고압가스를 저장하기 위한 것으로 일정한 위치에 고정 설치된 것’으로 규정하고 있다. 또한 용기란 ‘고압가스를 충전하기 위한 것으로서 이동할 수 있는 것’으로 명시하고 있다. 아울러 고압가스안전관리법 시행령 제2조(고압가스의 종류 및 범위)에 1㎫(10bar)을 기준으로 고압가스와 저압가스로 분류한다.

이에 따라 사고가 난 탱크는 설치현장 내 고정돼 있어 수소저장탱크로 분류되며 설계압력이 1.2㎫(12bar)로 고압탱크에 분류된다. 다만 실제 저압범위에서 충전이 이루어진다.

반면 수소차와 수소 튜브트레일러는 고압가스 충전을 위해 이동성이 있기 때문에 수소저장용기로 분류되며 수소충전소용은 고정형이기 때문에 수소저장탱크로 규정된다. 더불어 용기 압력은 수소차 70㎫(700bar, 용량 52L), 수소충전소 99~100㎫(990~1,000bar, 용량 300L), 수소 튜브트레일러 20~45㎫(200~450bar, 용량 300~1,000L)로 모두 고압저장 탱크·용기로 분류된다.

무엇보다 이번에 폭발한 사고 저장탱크와 수소차·튜브트레일러용 용기, 수소충전소용 저장탱크에 사용되는 용기는 고압가스안전관리법 시행규칙 제2조(정의)에 따라 용접용기(사고탱크)와 이음매 없는 용기(수소차·충전소)로 차이가 있다.

이에 사고 저장탱크는 용접해 제조한 금속 용기탱크로 용접용기이나 수소차와 수소충전소에 사용되는 용기, 튜브트레일러용 저장탱크는 용기 파열 전 수소를 방출해 폭발을 방지할 수 있도록 설계·제작된 이음매가 없는 탄소섬유 용기(수소차)와 금속용기(충전소)로 알려져 있다.

즉 용접부문이 있는 저장탱크는 사고발생 시 용접부문 파열 등으로 인해 폭발 가능성이 높은 반면 폭발의 위험성을 낮추기 위해 수소차·튜브트레일러용 저장용기, 수소충전소용 저장탱크는 이음매가 없는 탄소복합섬유 또는 금속용기를 사용하기 때문에 사용 중 과압 발생 시 파열이 아닌 찢어지는 형태로 설계됐다.

수소저장탱크, 고법·자동차관리법·국제기준에 따른 안전점검 시행

연료전지는 LPG·도시가스를 연료로 사용할 경우 ‘액화석유가스의 안전관리 및 사업법’에 따라 가스용품 검사(KGS Code AB934 가스용 연료전지 제조의 시설·기술·검사 기준 등)을 실시하고 수소를 연료로 사용할 경우 KS표준에 따른 임의 제품인증(KS C 8569 고분자 연료전지 시스템, KS C IEC 62282 시리즈 등)을 실시하고 있다.

뿐만 아니라 현재 수소저장탱크는 ‘고압가스 안전관리법 제16조, 시행규칙 제28조’ 등에 따라 제조검사, 최초 설치 시 완성검사, 5년마다 재검사 등이 실시되고 있다. 이번 사고가 난 탱크 역시 고법에 따라 제조·완성검사를 완료한 것이다.

이와 함께 수소차 등에 사용되는 용기의 경우에도 ‘자동차관리법 제35조의6~8, 시행규칙 제8장의3’ 등에 준해 내압용기 장착검사부터 재검사 등을 받게 돼 있다. 특히 국토교통부에서 제시하는 ‘자동차용 내압용기 안전에 대한 규정’에 따라 파열, 화염, 총격시험 등 총 14개 항목에서 안전성을 검증받은 용기로 14개 평가를 모두 통과하지 못한 경우 차량에 장착하지 못하게 돼 있다.

아울러 현재 국내에서 운영 및 구축중인 수소충전소는 국제수소기술위원회(ISO/TC 197)에서 국제적으로 안전성이 검증된 기준에 부합한 국내 시설안전기준(고압가스안전관리법)에 따라 설치·운영되고 있고 상업용충전소에 적용되는 수소저장탱크는 국제적 기준인 ‘국제 압력용기 성능인증기준(ASME section 8(Div. I, II, III))으로 검증된 설비만 사용되고 있다.

따라서 지금까지 전세계적으로 수소충전소에서 사고발생 사례는 확인되지 않고 있다. 현재 수소충전소는 일본 102개소, 미국 74개소, 독일 66개소 등 전세계적으로 약 370개소가 운영 되고 있다.

수소 관련 저장탱크·용기 등 안전관리 철저 요구

현재 1㎫(10bar)이상의 수소 등 가스는 ‘고압가스 안전관리법’에 따라 가스안전공사에서 제조검사, 완성검사를 받고 기초지자체의 허가 등을 받아야 하지만 이번 사고와 같이 1㎫ 이하의 저압수소는 그동안 고압가스에 비해 위험도가 낮다고 판단, 고압가스 안전관리대상에서 제외 되는 등 저압수소에 대한 안전관리 규정은 미흡한 상황이다. 특히 기존의 저압 가스에 대해서는 산업안전보건법에 따라서 산업안전보건공단이 저압가스가 있는 시설에 대해 안전 관리·감독을 하고 있어 이에 따른 대책의 목소리가 높다. 아울러 정부 연구과제, 실증사업 등에 활용되는 수소 생산·저장에 대한 세심한 안전관리가 필요한 실정이다.

이에 산업부는 앞으로 저압 수소도 보다 더 안전하게 관리될 수 있도록 국제기준과 전문가 의견수렴을 통해 촘촘한 법적 기준을 마련할 계획이다.

우선 정부는 오는 7월까지 국민 안전과 직결된 수소충전소, 수소관련 R&D 실증과제 등을 긴급 점검하고 정유사, 제조공장 등의 수소 생산·사용·운송 시설 등에 대한 점검을 실시할 예정이다. 아울러 향후 ‘수소경제 육성 및 안전 관리에 관한 법률(가칭)’ 제정 시 저압 수소용품, 생산시설, 수전해 등 다양한 활용이 가능해 이에 따른 대비를 위해 현재 국회에서 논의 중인 법률 제정 작업을 적극 뒷받침 할 방침이다.

산업부 관계자는 “앞으로 정부가 수소경제 정책을 펼치는 과정에서 수많은 연구개발 및 실증사업이 진행될 예정이기 때문에 연구·개발 등의 과정에서 사용되는 수소저장탱크 및 용기의 안전관리체계를 보다 세밀히 살펴 나갈 것”이라고 밝혔다.