안전보건기술지침의 개요

○ 작성자: 명지대학교 김 태 옥

○ 제 · 개정 경과
- 2012년 11월 화학안전분야 제정위원회 심의(제정)

○ 관련 규격 및 자료
- NFPA 50, "Standard for Bulk Oxygen Systems at Consumer Sites", 2001
- NFPA 55, "Standard for the Storage, Use, and Handling of Compressed Gases and Cryogenic Fluids in Portable and Stationary Containers, Cylinders, and Tanks", 2007
- 산업안전보건연구원, “GHS 체계에 의한 유해위험성 분류 및 물질안전보건자료 작성”, 2010

○ 기술지침의 적용 및 문의
    이 기술지침에 대한 의견 또는 문의는 한국산업안전보건공단 홈 페이지 안전보건기술지침 소관 분야별 문의처 안내를 참고하시기 바랍니다.

공표일자: 2012년 11월 29일
제 정 자: 한국산업안전보건공단 이사장

반도체 공정에서 가스를 취급하는 벌크시스템의 안전에 관한 기술지침

1. 목적
이 지침은 독성, 질식성 및 인화성 가스를 취급하는 벌크시스템의 안전성 확보 및 효율적 운영을 위하여 가스 누출이 발생할 때 즉시 감지함으로써 초기 대응시간 단축과 2차적인 피해 확대를 방지하기 위해 벌크시스템의 안전에 필요한 사항을 제시하는데 그 목적이 있다.

2. 적용범위
이 지침은 독성, 질식성 및 인화성 가스 벌크시스템을 사용하는 모든 경우에 적용한다.

3. 정의
3.1.1.1. 이 지침에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다
3.1.1.1.1. “벌크시스템(Bulk system)”이라 함은 사업장에서 사용하거나 취급하는 급성독성물질 및 인화성 가스를 대용량으로 저장?사용하기 위하여 튜브트레일러(Tube trailers), 탱크트레일러(Tank trailers), 저장탱크(Storage tank) 및 여러 개의 실린더를 저장하는 시스템을 말한다.
3.1.1.1.2. “튜브트레일러(Tube trailers)”라 함은 고압가스를 저장 또는 이송하기 위한 용기의 하나로, 일반적으로 여러 개의 500 L 이상 대용량 수평형 실린더 용기를 차량 등에 적재한 형태를 말하며, 카트리지(Cartridges) 용기라고 불리기도 한다.
3.1.1.1.3. “실린더(Cylinder)”라 함은 일반적으로 0.3 ∼ 0.7 m 정도의 내경을 가진 고압가스용기로, 내용량이 0.5톤 미만의 수직형 용기를 말한다.
3.1.1.1.4. “톤실린더(Ton cylinder)”라 함은 내용량이 약 5톤 이상을 저장할 수 있는 고압가스용기로, 수평형과 수직형의 용기를 말한다.
3.1.1.1.5. “실병”이라 함은 실린더 또는 톤실린더에 고압가스가 충전된 상태를 말한다.
3.1.1.1.6. “공병”이라 함은 실린더 톤실린더에 충전된 고압가스를 소비한 후 비어있는 실린더 또는 톤실린더를 말한다.
3.1.1.1.7. “실차”라 함은 튜브트레일러 및 탱크 트레일러에 고압가스가 충전된 상태를 말한다.
3.1.1.1.8. “공차”라 함은 튜브트레일러 및 탱크 트레일러에서 내용물을 사용하고 난 후 비어있는 상태의 튜브트레일러 및 탱크트레일러 등을 말한다.
3.1.1.1.9. “로드셀(Load cell)”이라 함은 실린더 용기의 무게 감지용 저울을 말한다.
3.1.1.1.10. “고압가스”라 함은 20 ℃, 200 kPa 이상의 압력 하에서 용기에 충전되어 있는 가스 또는 냉동액화가스 형태로 용기에 충전되어 있는 가스(압축가스, 액화가스, 냉동액화가스, 용해가스 등)를 말한다.
3.1.1.1.11. “독성가스”라 함은 「산업안전보건기준에 관한 규칙」별표 1(위험물질의 종류)의 제7호에서 정의한 급성독성물질 및 「고압가스안전관리법 시행규칙」 제2조에서 정의한 독성가스를 말한다.
3.1.1.2. 기타 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 「산업안전보건법」, 같은 법 시행령, 같은 법 시행규칙 및 「산업안전보건기준에 관한 규칙」에서 정하는 바에 의한다.

4. 가스 벌크시스템의 위험요인
4.1.1.1. 일반적으로 벌크시스템을 이용하는 가스는 LC50의 값에 따라 독성가스와 비독성가스로 분류될 수 있으며, 주요 특성을 비교하면 <표 1> 및 <표 2>와 같으며, 이들 자료는 한국산업안전보건공단에서 제공하는 GHS-MSDS에 근거한다.
4.1.1.2. 일반적으로 벌크시스템을 이용하는 인화성 가스는 <표 1>과 같이 독성위험을 동반하는 경우가 많으며, 비독성가스는 질식의 위험을 내포하고 있다.
4.1.1.3. <표 1>에 수록된 독성가스의 급성독성 여부는 <표 3>의 GHS 분류기준에 따라 판단한다.
4.1.1.4. 가스 벌크시스템은 <표 1> 및 <표 2>에 수록된 가스를 고압상태에서 대량으로 저장 또는 취급하기 때문에 누출 시 단시간 내에 대량의 가스가 주변으로 확산되어 물질의 고유한 위험성(독성 및 인화성) 외에 질식의 위험이 존재한다.
4.1.1.5. 튜브트레일러나 실린더 형태의 벌크시스템에서 단일튜브 단일용기의 손상은 인접한 다른 튜브나 용기의 손상에 쉽게 영향을 미치므로, 도미노(Domino) 현상에 의한 2차 피해의 가능성이 높다.
<표 > 급성독성의 분류기준 (GHS)

a : 급성독성값은 LD50(경구, 경피), LC50(흡입)값 또는 급성독성추정값(ATE)을 의미
b : 가스 농도는 ppm(체적 당 백만분의 1)을 단위로 함. 흡입시험의 결정값은 4시간 노출시험기준. 1시간 노출에 의한 기존의 흡입독성자료를 환산하고자 할 경우에는 기체 또는 증기는 2로 나누고, 분진 및 미스트는 4로 나눈다.
c : 화학약품에 있어서는 시험대상이 되는 조건이 기체뿐만 아니라 액체상과 기체상의 혼합물로 구성되는 경우도 있고, 화학물질에 있어서는 시험조건이 거의 기체상에 가까운 증기인 물질도 있다. 기체에 가까운 경우에는 ppm 농도로 구분한다. 분진, 미스트 및 증기의 용어는 아래와 같이 정의된다.
   - 분진 : 가스(보통의 공기) 중에는 부유하는 물질 또는 혼합물의 고체 입자
   - 미스트 : 가스 (보통의 공기)중에 부유하는 물질 또는 혼합물의 액적
   - 증기 : 액체 또는 고체의 상태로 부터 방출된 가스 상의 물질 또는 혼합물
d : 구분 5의 판정기준은 급성독성의 유해성은 비교적 낮지만, 특정 상황에서는 고감수성 집단에 위험을 주는 물질을 식별할 수 있도록 하기 위하여 만들어 졌다. 이러한 물질은 LD50(경구 또는 경피)값이 2000-5000 ㎎/㎏, 또는 흡입으로 동정도의 투여량이라고 추정되고 있다. 아래를 참조한다.
※ 구분 5에 대한 특정의 판정기준
(1) LD50 또는 LC50이 구분 5의 범위 내에 있다는 것을 나타내는 증거가 있는 경우 또는 기타 동물시험 또는 사람에서의 결과가 사람의 건강에 대한 급성적인 우려가 시사되는 경우
(2) 자료의 외삽, 추정 등에 의한 결과
- 사람에 있어서 의미가 있는 자료가 있음 또는
- 경구, 흡입 또는 경피 경로에 의해 구분 4까지의 시험한 결과 1마리의 사망이라고 확인되는 경우 또는
- 구분 4까지 시험한 경우, 의미가 있는 독성의 임상증상(단, 하리, 입모, 피모 광택의 소실은 제외) 이 확인된 경우 또는
- 기타 실험동물로부터 의미가 있는 급성작용의 가능성을 나타내는 정보가 확인된 경우

5. 일반 안전수칙
5.1.1.1. 가스 공급설비와 가스 누설검지기는 가스에 관한 충분한 지식을 가지고 있고, 교육을 받은 자에 한해 조작 및 관리가 이루어져야 한다.
5.1.1.2. 인화성 가스를 취급하는 가스 공급설비는 반드시 정전기 제거용 접지가 이루어져야 한다.
5.1.1.3. 비상시를 대비하여 충분한 보호구를 구비하여야 하며, 모든 근로자는 사용법을 숙지하여야 한다.
5.1.1.4. 실린더를 교체 시에는 전용공구를 사용하여 작업하여야 한다.
5.1.1.5. 가스 공급실 내의 온도는 23±2 ℃, 상대습도는 50±10 %를 유지하여 작업 시 발생할 수 있는 정전기에 의한 스파크를 방지하여야 한다.
5.1.1.6. 실린더 교체작업 절차서는 위험성 평가를 통해 도출된 위험요인과 이에 대한 안전대책을 충분히 반영하여 작성하여야 하며, 교체작업은 반드시 정해진 절차서를 준수하여 수행하여야 한다.
5.1.1.7. 실린더 교체 시에는 메인밸브(Main valve) 교체상태, 가스 이름, 모니터 상태, 가스킷(Gasket) 상태를 확인하고, 가스 캐비닛의 내부 청소를 실시한 후에 교체하여야 한다.
5.1.1.8. 배관에 설치되는 밸브는 개방시간이 지나치게 짧은 형식(Quick open type)을 사용해서는 아니 된다.
5.1.1.9. 점검실시 중 이상이 발생한 경우에는 반드시 이상발생을 조치완료한 후에 재점검을 실시하여야 한다.
5.1.1.10. 점검 중 불필요한 설비조작은 절대 금하여야 한다.

6. 가스 벌크시스템의 교체작업
6.1. 가스 실린더 교체작업
6.1.1.1. 가스 보관소에서 가스 공급실과 작업장 내로 반입되는 실린더는 교체작업 전에 반드시 질소 및 와이퍼로 클리닝을 실시하여 이물질이 작업장 내로 유입되는 것을 방지한다. 특히, 작업장 내로 반입되는 가스 실린더는 외부를 깨끗하게 청소한 후 장착하여야 한다.
6.1.1.2. 가스 실린더를 운반할 때에는 지정된 대차를 사용하고, 안전고리를 체결한 상태로 이동하여야 한다.
6.1.1.3. 가스 실린더를 교체하기 전에 이전에 사용했던 실린더 내부의 가스가 완전히 제거되었는지 확인하여야 한다.
6.1.1.4. 공병 탈착 시 상태를 확인하고, 정해진 작업순서에 의해 탈착한 후 지정된 대차를 이용하여 운반하여야 한다.
6.1.1.5. 실병을 가스 공급설비에 장착한 후에는 가스 실린더의 밸브 보호캡 및 밸브 풀림장지용 비닐을 제거하여야 한다.
6.1.1.6. 실린더 모니터 부위를 확인하고, 이상이 없으면 와이퍼로 먼지, 수분, 유분 등의 오염물을 제거하여야 한다.
6.1.1.7. 새로운 실린더를 장착할 때에는 가스 누설방지를 위해 새 가스킷을 와이퍼로 닦은 후 사용하여야 한다. 이때, 가스킷은 1회 사용 후 폐기하는 것을 원칙으로 한다.
6.1.1.8. 새로운 실린더를 장착한 후에는 배관내의 잔류 공기 및 배관 청소를 목적으로 질소로 사이크론퍼지(Cycle purge)를 실행하여야 한다.
6.1.1.9. 가스 실린더를 교체작업한 후에는 질소 또는 헬륨을 이용하여 가압누설시험을 실시하여야 한다.
6.1.1.10. 가스 실린더의 가압누설시험을 완료한 후에 공급준비 또는 공급을 실시하여야 한다.
<그림 > 가스실린더 교체작업 흐름도
6.2. 톤실린더 교체작업
6.2.1.1. 모든 작업은 최소한 2명 이상이 조를 이루어 실시하여야 하며, 감독자 1명이 입회하도록 하여야 한다.
6.2.1.2. 실린더를 운반 시에는 지정된 대차를 사용하여 이동하여야 한다.
6.2.1.3. 공병이 자동으로 교체되는 시스템으로 운전되는 경우에는 용기의 메인밸브를 닫은 후 자동교체시스템을 가동하여야 하여야 한다. 이 경우 배관 내 잔류가스를 배출시키면 라인 퍼지(Line purge) 작업이 자동으로 실시된다.
6.2.1.4. 자동교체시스템에서 실린더 교체단계에 도달하면 공병 체결부위를 분리하여야 한다.
6.2.1.5. 공병에 설치된 히터재킷(Heater jacket)을 분리한 후 지정된 대차를 이용하여 실린더를 교체하여야 한다.
6.2.1.6. 옥내 저장실로 반입되는 톤실린더는 교체작업 전 밸브 보호캡 및 비닐을 제거하고, 청소를 실시하여 이물질이 유입되는 것을 방지하여야 한다.
6.2.1.7. 실병을 로드셀로 이동하여 체결 가능토록 위치를 설정한 후 대차를 고정시켜야 한다.
6.2.1.8. 실병 체결 시 가스누설을 방지하기 위해서 가스킷을 사용하여야 한다. 다만, 가스킷은 1회 사용 후 폐기를 원칙으로 한다.
6.2.1.9. 실병 체결 후에는 관세정(Line cleaning)을 위해 질소를 이용하여 사이클론 퍼지를 실시하여야 한다.
6.2.1.10. 가압시험이 시작되면 실린더 연결부위를 헬륨검사기를 사용하여 누설검사를 실시하여야 한다.
6.2.1.11. 퍼지가 완료된 후에는 자동진행순서에 따라 계속 진행하여야 한다.
6.2.1.12. 가스를 배관 내에서 공급할 때 실린더 연결부위를 휴대용 누설검사기(Portable leak detector)를 사용하여 누설검사를 실시하여야 한다.
6.2.1.13. 교체작업이 완료되면 실린더 공급 현황판에 가스 명, 설치일자, 설치자, 압력 등 필요한 항목을 기입하여야 한다.

<그림 > 톤실린더 교체작업 흐름도
6.3. 튜브 트레일러 교체작업
6.3.1.1. 모든 작업은 감독자 1명 입회하에 2인 1조로 작업을 실시하여야 한다.
6.3.1.2. 운반 시에는 운반용 기계를 사용하여 이동하여야 한다.
6.3.1.3. 옥외 저장실로 반입되는 트레일러는 교체작업 전 세정을 실시하여 이물질이 유입되는 것을 방지하여야 한다.
6.3.1.4. 공차는 자동교체 시 트레일러의 다기관메인밸브(Manifold main valve)와 다기관서브밸브(Manifold sub-valve)는 자동으로 닫히게 되지만, 트레일러 용기의 수동밸브는 수동작업으로 닫아야 한다.
6.3.1.5. 공차는 자동진행 전에 반드시 설정값을 확인하여야 한다.
6.3.1.6. 독성 및/또는 인화성 가스의 교체작업을 할 경우, 자동진행 전 반드시 소형소각로(Burn box) 및/또는 중화설비가 가동되고 있는가를 확인한 후 배출 및 자동진행을 시작하여야 한다.
6.3.1.7. 작업이 자동으로 진행되는 경우에는 ‘실린더 교체 단계’에서 트레일러와 플렉시블 호스(Flexible hose) 체결부위를 분리하여야 한다.
6.3.1.8. 운반용 기계를 이용하여 공차를 옥외저장실 밖으로 이동하여야 한다.
6.3.1.9. 실차를 옥외저장실 내로 이동하여 뒷바퀴에 고임목을 설치하고, 트레일러 뒷문을 열어 고정시킨 후 밸브 보호캡 및 비닐을 제거하여야 한다.
6.3.1.10. 실차 커넥터(Connector) 부위의 이상 유무를 확인하고, 이상이 있으면 와이퍼로 오염물을 제거하여야 한다.
6.3.1.11. 실차 체결 시 가스누설을 방지하기 위해 가스킷을 사용하여야 한다. 다만, 가스킷은 1회 사용 후 폐기를 원칙으로 한다.
6.3.1.12. 실차 체결 후에는 트레일러의 모든 용기의 밸브를 열고, 송유관 세정을 위해 헬륨을 이용하여 사이클론 퍼지를 실시하여야 한다.
6.3.1.13. 퍼지를 완료한 후에는 트레일러의 다기관메인밸브를 열고, 헬륨검사기로 누설검사를 실시하여야 한다.
6.3.1.14. 가스를 배관 내에 공급하기 위해 용기의 모든 밸브를 열어야 하여야 한다.
6.3.1.15. 트레일러 교체작업 중 누설발생 시에는 누설위치 및 조치 후 재시험을 실시하여야 한다. 이때, 조치가 불가능한 경우에는 발생 즉시 선임자에게 보고 조치토록 한다.
6.3.1.16. 교체작업이 완료되면 트레일러 공급 현황판에 가스 명, 설치일자, 설치자, 압력 등 필요한 항목을 기입하여야 한다.
<그림 > 튜브트레일러 교체작업 흐름도

7. 비상대응 및 개인보호구의 착용
7.1.1.1. 가스 실린더를 교체하기 전에 비상구, 소화기 비치위치, 비상샤워설비(Emergency shower) 또는 세안기(Eye shower) 위치 등을 확인하여야 한다.
7.1.1.2. 교체하고자 하는 가스 실린더의 위험성을 고려하여 해당물질의 GHS-MSDS 제8항(노출방지 및 개인보호구)에 제시된 개인보호구를 비치하고, 작업 시 개인보호구를 착용하여야 한다.
7.1.1.3. <표 1>에 수록된 물질 중 염소, 불화수소, 포스핀 등은 노출농도에 따라 호흡용보호구의 종류가 달라지므로 특히 유의하여야 한다.
7.1.1.4. 개인보호구 착용 시 호흡용보호구에 필터가 장착되는 경우에는 필터의 유효기한을 확인하여야 한다.
7.1.1.5. 인화성 가스를 취급하는 경우에는 제전복과 제전화를 착용하여야 한다.
7.1.1.6. <표 1>에 수록된 물질 중 NFPA 화재위험성이 있는 물질뿐만 아니라 화재 위험성이 없다고 제시된 물질이라고 해도 해당물질과 관련하거나 인근에서 화재가 발생할 경우를 대비하여 해당물질의 GHS-MSDS 제5항(폭발·화재 시 대처방법)을 참조하여야 한다.
7.1.1.7. 염화수소의 경우 NFPA 화재위험성은 0이지만 과열하면 폭발할 수 있으므로, 주의하여야 한다.
7.1.1.8. <표 1>에 수록된 물질 중 인화성이 높은 포스핀, 실란, 디보란 및 암모니아 등의 경우, 해당 물질과 관련된 화재 시 알콜포말, 이산화탄소 또는 물분무를 사용하여 화재를 진압하는 것이 바람직하다.