순환냉각장치 오작동 사고 사례 및 예방대책 온도 하나로 무너지는 공정을 막는 기술

냉각장치가 잠깐 멈췄다 → 반응 온도가 치솟았다 → 폭발로 이어졌다.

많은 화학·제조 공정 사고 보고서에는 이 시나리오가 반복됩니다.

순환냉각장치 오작동은 “설비 한 곳의 고장”이 아니라 “공정 전체를 붕괴시키는 도화선”이 됩니다.

오늘은 실제 사고사례를 통해 순환냉각장치 오작동의 위험성과 예방대책을 살펴보겠습니다.

순환냉각장치 오작동이 사고로 이어지는 구조

사고로 연결되는 핵심 메커니즘

단계	내용
① 냉각수 차단	펌프 고장, 누수, 유량부족 등
② 온도상승	발열반응, 열축적 가속화
③ 공정불안정	압력증가, 반응폭주, 기포발생
④ 설비파손	압력용기 파열, 폭발, 누출

특히 발열반응, 가연성 증기 발생 공정일수록 냉각 실패 → 폭발 경로가 극단적으로 짧아집니다.

주요 사고사례로 보는 오작동 위험성

▶ 국내 A 화학공장 반응기 폭주사고

• 원인: 냉각펌프 오작동 → 반응기 온도 상승
• 결과: 반응폭주 → 가스누출 → 폭발사고 발생
• 교훈: 냉각유량감시 미흡, 예비펌프 운전불가

▶ 해외 B 제약공장 합성공정 화재

• 원인: 열교환기 튜브파손 → 냉각능 저하
• 결과: 공정폭주 → 가연성 용매 기화 → 폭발성 혼합가스 점화
• 교훈: 열교환기 부식 관리 미흡, 이중냉각계통 부재

▶ C 공업용 냉각탑 순환계통 누수사례

• 원인: 배관부식 → 냉각수 손실 → 순환불능
• 결과: 설비과열 → 생산중단 → 용기변형
• 교훈: 배관내부 도막 열화 관리 실패

순환냉각장치 오작동 예방 설계 및 관리대책

① 이중냉각계통 설계 (Redundant Cooling)

• 2계통 독립 냉각라인 병렬 구축
• 1계통 장애시 즉시 대기계통 자동전환
• PSM 고위험공정에서 필수적용 권고

② 온도·유량 이중감시 시스템

• 냉각수 입출구 온도 동시감시
• 유량센서 추가 설치 → 최소유량 미달시 경보 및 자동비상정지
• SIS(Safety Instrumented System) 연계 가능

③ 인터락 및 자동차단 설계

• 냉각계통 이상 발생 → 반응기 투입밸브 자동차단
• 폭주반응 차단용 긴급냉각제 투입 인터락 병행

④ 예비동력원 확보

• 순환펌프 전원 이중화 → 정전시 UPS·비상발전 연동
• 비상운전훈련 시나리오 반영

⑤ 냉각수 품질 및 부식관리

• 부동액 농도관리, pH유지
• 배관·열교환기 내부 도막 주기적 검사
• 부식환원제 주입관리 포함

유지관리 핵심포인트 및 실무 점검법

• 냉각펌프 진동·소음 주간점검
• 유량센서 보정 (월1회)
• 열교환기 입출구 온도차 모니터링 → 스케일 축적 조기진단
• 배관 내벽 초음파 두께측정 (연 1회)
• 예비계통 실운전테스트 (분기별)

※ PSM 심사·화학사고 예방계획서에서 ‘냉각계통 독립성·이중성 확보’는 주요 핵심 점검항목입니다.

결론

냉각장치는 공정에서 ‘가장 과소평가되는 핵심 안전설비’입니다.

• 펌프 하나 멈춰도 공정 전체가 폭주할 수 있습니다.
• 냉각장치는 항상 “고장날 수 있다”는 가정 하에 관리해야 합니다.

이중냉각 확보, 유량·온도 이중감시, 자동인터락 적용, 유지보수 정례화, 예비계통 실운전 훈련 이 5단계를 꾸준히 적용하면

순환냉각장치 오작동 사고는 충분히 예방할 수 있습니다.