시스템안전연구팀 이홍구 수석, 김종민 책임

  1. 서론

최근 암모니아를 선박의 친환경 대체연료로 활용하려는 움직임이 활발히 진행되고 있으나, 선박 간(STS) 암모니아 벙커링을 안전하게 수행하기 위한 규정과 절차는 아직 충분히 마련되지 않은 상황이다. 또한 암모니아 운반선 및 연료 추진선의 발주와 건조가 이어지고 있는 만큼, 이들 선박에 대해 안전한 벙커링 절차가 필요할 것이다. 특히 암모니아는 높은 독성을 지니고 있어 누출 시 인명과 환경에 심각한 위험을 초래할 수 있으므로 철저한 안전관리가 필수적dlek. 안전관리를 위해서 안전관리구역을 정하고 이를 통제하여야 한다.

안전관리구역은 누출 해석 등을 통해 특정 농도의 확산 거리를 기준으로 설정된다. 그런데 현재 선박 간 암모니아 벙커링 작업에서 발생할 수 있는 누출 사고에 대한 확산거리에 대한 계산 자료는 많지 않으나, 기존 대체 연료(LNG 등)에 비하여 더 긴 누출 거리를 보이고 심지어 선박의 전체 길이를 초과하는 것으로 나타나고 있다. 따라서 본고에서는 향후 선박 간 암모니아 벙커링 작업이 예상되는 국내 한 항구에서 암모니아 누출 사고 발생시 확산 거리를 상업용 프로그램인 PHAST를 사용하여 계산하고 이를 개략적으로 추정해 보았다. 더불어 누출사고시 안전 작업에 필수적인 개인보호장비(PPE)에 관한 규정을 조사하였고, 적절한 보호 장비를 제안하였다.

  2. 누출 확산거리 분석

선박간 벙커링 작업 중 누출사고는 두가지 시나리오로 가정하고 그 확산거리를 계산해 보았다. 첫 번째 누출 시나리오(case 1)는 벙커링 호스 연결부(gasket, fitting 등)의 손상으로 암모니아가 누출이 시작되고 이후 비상차단(ESD) 밸브가 작동되어 차단될까지 1분이 소요되는 경우이며, 두번째 시나리오(case 2)는 벙커링 호스 자체에 손상으로 누출이 발생하며 이경우도 ESD 차단까지 1분이 소요되는 것으로 가정하였다. 

다만, 각 경우는 ESD 작동 이후에도 호스 내부에 잔류한 암모니아가 추가로 누출하는 것으로 가정하였다. 호스 및 연결부의 손상 크기는 SGMF의 LNG 벙커링 권고사항을 참 하였으며. 표 1.은 그 누출구멍의 크기를 보여 준다. 벙커링 작업과 관련 공급선 및 수취선은 특정하지 않았고, 벙커링 제원은 타 보고서 및 논문 을 참조하였다.

          * Case 1: 벙커링 호스 연결부(gasket, fitting 등) 손상, Case 2: 벙커링 호스 손상

 표1. 누출구 크기

기상상태는 해당지역의 2024년 기상정보를 활용하였으며, 연평균 온도 15.5℃, 풍속 2.1m/s, 상대습도 67%, 운량 50%으로 적용하였다. 암모니아 누출 확산거리를 계산하기 위해 끝점 농도는 미국 산업안전보건원(NIOSH)의 작업장 급성 건강위험농도(IDLH) 300ppm과 환경보호청(EPA)의 급성 노출기준(AEGL 3) 1,600ppm으로 하였다.

계산된 누출 확산거리는 1,600 ppm에서 73~259m, 300ppm에서 145~920m 범위로 계산 되었으며, 보수적으로 보면 1,600ppm에서 259m, 300ppm에서 920m로 볼 수 있다.

가정된 조건하에서의 해석결과이지만, 선박 간 암모니아 벙커링 작업 중 누출확산거리는 개략적으로 선박의 전체 길이(L)를 초과하는 것으로 나타났으며, 이는 선박에 탑승한 모든 인원이 영향을 받는 구역 내에 들 수 있음을 의미한다. 또한 독성으로 인한 인명 피해를 방지하기 위해 암모니아에 요구되는 안전 거리가 폭발 및 화재 예방에 초점을 맞춘 LNG와 같은 가연성 연료의 안전 거리보다 훨씬 크다는 것을 시사한다. 따라서, 암모니아 벙커링시 선박의 전체 길이에 걸쳐 더 높은 수준의 주의가 필요함을 의미한다.

  3. 누출 대응 조치: 개인보호장구(PPE) 검토

앞에서 검토된 암모니아 누출거리는 선박 길이 전체에 미칠 수 있으므로, 암모니아 취급하는 작업자는 적절한 개인보호장구가 필수적일 것이다. 암모니아 취급 및 누출 사고 대응에 필요한 개인보호장구(PPE)와 관련 국내외 기관의 규정(IMO/IBC Code, 국내법, 선급규정(KR), SGMF 등)을 조사하였으며 다음 표 2.에 정리하였다.

표 2. 국내외 개인보호장구 규정

상기 규정과 실제 암모니아 벙커링 작업시 PPE 사용 현황을 조사 및 검토한 결과, 암모니아 벙커링 작업자에 대한 개인보호장구 사용 요건은 벙커링 작업의 종류에 따라 아래 표3과 같이 제안하고자 한다.

  4. 결론

본 고에서는 선박 간(STS) 암모니아 벙커링 작업 중 누출 사고를 가정하여 암모니아 확산거리를 분석하고, 이에 따른 대응 방향을 검토하였다. 해석 결과, 암모니아 누출 시 확산 범위는 선박의 전체 길이를 초과할 수 있는 수준으로 나타났으며, 이는 벙커링 작업 구역에 국한되지 않고 선내 전반에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 특히 암모니아의 독성 특성으로 인해, 기존 LNG 등 가연성 연료 중심의 안전거리 개념과는 다른 접근이 필요함을 확인하였다.

또한, 국내외 규정 및 현장 작업현황을 검토한 결과, 암모니아 벙커링 작업자의 개인보호장구(PPE)는 작업 유형과 위험도에 따라 차등 적용되어야 하며, 특히 누출 사고 대응 시에는 송기마스크 또는 공기호흡기와 같은 상위 보호복 사용이 필수적인 것으로 식별되었다.

향후 암모니아 벙커링의 본격적인 도입을 위해서는 실제 항만 여건과 기상조건을 반영한 누출 해석, 암모니아 특성을 고려한 안전관리구역 설정, 그리고 작업 단계별 보호장구 기준과 비상 대응 절차가 필요할 것이다.