회분식 반응기 사고예방을 위한 STAMP 기반 사고분석기법 연구 김 상 중 안전보건융합공학과 숭실대학교 대학원 화학 공장에서의 중대산업사고를 예방하기 위해 국내 산업안전보건법 에 공정안전관리제도(PSM)가 도입된 지 27년이 경과 되었다. PSM 제도 의 조기 정착 및 체계화를 위한 정부의 노력과 관련 사업장의 적극적인 재해 예방 활동 결과로 중대산업사고 발생 비율은 감소했지만, 사고 발 생 시 피해 규모는 커지고 있다. 이에 대한 대책으로 화학 공장에서의 유사 사고 재발방지를 위해서는 사고원인 분석에 대한 통합적인 시스템 적 관점으로의 사고 전환이 필요하다. 국외 안전 선진국의 경우 1990년 대 이후 시스템적 관점에서 사고를 분석하는 기법을 적용하고 있으며, 국내에서는 2018년 이후 사고조사에 관한 논문이나 연구보고서 등의 적 용 사례를 찾아볼 수 있으나 사업장에서의 도입한 사례는 찾아보기 어려 웠다. 이에 본 연구에서는 화학 공장의 안전관리자와 PSM 담당자가 이해하 기 쉽고 적용하기 편리한 시스템 기반의 사고분석기법을 연구·개발하여 화학사고예방에 도움이 되고자 하였으며, 연구 대상을 선정하기 위해 2005년~2021년 사이에 발생한 중대산업사고를 분석한 결과 화학 설비 중 회분식 반응기가 사고 발생빈도가 가장 높고 피해 규모가 크다는 것을 알 수 있었다. 회분식 반응기 사고예방을 위한 시스템 기반의 사고조사기법 연구를 위해 우선 사고조사와 관련한 법과 프로그램, 모델 등에 관한 연구자료 를 조사하였고, 시스템적 사고분석모델에 관한 선행연구자료를 조사한 결과 화학 공장과 같이 복잡한 조직구조에서의 사고조사 모델은 시스템 이론적 사고모델과 프로세스(System Theoretic Accident Model and Process, 이하“STAMP”)가 적합하였다. 그리고 시스템적 사고분석기법 은 회분식 반응기의 사고조사나 사고예방 활동을 위한 기법에 관한 자료 조사 결과, 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 체크리스트 기법이 적합 하였다. STAMP 기반의 시스템적 사고분석기법 체크리스트가 사고예방효과를 얻기 위해서는 내용이 체계적이고 논리적이어야 하며, 법적 기준을 바탕 으로 하되 사고위험요인의 누락이 없도록 작성하는 것이 중요했다. 이에 따라 사고위험요인을 가능한 누락 없이 발굴하기 위해 두 가지 방법으로 연구하였다. 첫째, 회분식 반응기의 사고사례를 STAMP 모델을 적용하여 사고위험 요인을 분석하고 특성을 파악하였다. 둘째, STAMP 모델의 특징인 회분식 반응기 사용을 위한 연구개발단 계에서부터 생산 및 정비업무까지의 업무 흐름 단계별로 예상되는 문제 점은 회분식 반응기 안전과 관련된 법과 기준, 안전작업 표준이나 지침, PSM 관련 기준 등을 참조하여 사고위험요인을 분석하였다. 그리고 위의 두 가지 방법으로 분석한 사고위험요인을 각각의 업무 흐름에 해당하는 부분으로 구성하여 STAMP 기반의 시스템적 사고분석기법의 체크리스 트를 연구하였다. 다음은 연구한 체크리스트가 사고예방에 효과가 있는지를 예측하기 위 해 기존의 사고사례를 분석하여 재해조사의견서와 비교한 결과, 사고 근 본원인의 대부분이 반응기의 연구 및 설계단계에서 안전성 검토가 충분 하지 않았다는 것을 알 수 있었다. 따라서, STAMP 기반의 시스템적 사 고분석기법 체크리스트를 활용하면 업무 흐름에 따른 사고의 근본원인을 찾아 대책을 이행할 수 있어 유사 사고예방에 매우 효과가 크다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 시스템적 사고분석기법을 체크리스트 기법으로 선정한 이 유는 사업장 안전관리자나 PSM 담당자가 이해하기 쉽고 사용이 편리하 여 적용 사업장이 확대되고, 그에 따른 사고예방효과를 얻기 위함이었다. 따라서, PSM 담당자를 대상으로 체크리스트의 현장 적용 가능성과 적용 대상 범위 확대 가능성을 알아보기 위해 설문결과를 교차분석 한 결과, PSM 담당 여부와 체크리스트에 대한 이해정도, 아차 사고 등에 대한 적 용 의사, 위험성평가 및 공정 변경이나 신규 설치과정에 적용 의사와 활 용 시 예상되는 사고예방효과에 연관성이 있어 현장적용 가능성이 크다 는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과 회분식 반응기의 사고예방을 위한 STAMP 기반의 시스 템적 사고분석기법 체크리스트가 사고의 근본원인을 분석하고 효율적인 예방대책을 수립·이행하여 유사 사고를 예방할 수 있다는 것을 알 수 있 었으며, PSM 담당자들이 쉽게 사용할 수 있어 안전활동 분야에서 시스 템적 접근방법은 패러다임 전환의 시작이 될 것이다. 또한, 회분식 반응기에서의 사고예방효과와 더불어 다른 화학 설비의 사고예방을 위한 시스템적인 접근방법의 기초자료로 활용할 수 있어, 화 학 공장의 유사 사고예방에 기여할 수 있을 것이다.

A Study on STAMP-based Accident Analysis Techniques to Prevent Batch Reactor Accidents KIM, SANG JUNG Department of Safety and Health Convergence Engineering Graduate School of Soongsil University Twenty seven years has passed since the introduction of the Process Safety Management System (PSM) into the Occupational Safety and Health Act of South Korea to prevent serious industrial accidents in chemical plants. Although the rate of occurrence of major industrial accident has decreased as a result of the government''s efforts to establish and systematize the PSM system early and related workplaces’ active disaster prevention activities, the scale of damage when an accident has occurred has been increasing. As a countermeasure to the foregoing, the way of thinking about the analysis of the causes of accidents should be shifted to an integrated systemic perspective in order to prevent recurrence of similar accidents in chemical plants. In the case of overseas safety-advanced countries, techniques to analyze accidents from a systematic perspective have been applied since the 1990s, while in South Korea, although examples of application of the techniques to papers or research reports on accident investigation since 2018 can be found, it was hard to find cases where the techniques were introduced at workplaces. Therefore, this study aimed to research and develop system-based accident analysis techniques that can be easily understood and applied by safety managers and PSM managers at chemical plants in order to help prevent chemical accidents. Major industrial accidents that occurred between 2005 and 2021 were analyzed in order to select study subjects and as a result, it could be seen that among chemical facilities, batch reactors had the highest accident frequency and the largest scale of damage. In order to study system-based accident investigation techniques to prevent batch reactor accidents, first, research data on laws, programs, and models related to accident investigation were investigated and prior research data on systematic accident analysis models were examined, and based on the results, the System Theoretic Accident Model and Process (hereinafter “STAMP”) was appropriate as an accident investigation model in complex organizational structures such as those of chemical plants. In addition, based on the result of a data survey on techniques for accident investigation or accident prevention activities in batch reactors, the checklist technique, which is most commonly used in the field, was appropriate as a systematic accident analysis technique. In order for the checklist of the STAMP-based systematic accident analysis technique to obtain accident-preventing effects, the contents must be systematic and logical, and it was important to write it based on legal standards; provided that, no accident risk factors are omitted. Accordingly, accident risk factors were studied in two methods to discover them without missing as long as possible. First, the STAMP model was applied to accident cases of batch reactors to analyze accident risk factors and identify characteristics. Second, problems expected at each stage of the work flow from the research and development stage for the use of the batch reactor to production and maintenance work, which is a characteristic of the STAMP model, were identified referring to the laws and standards related to batch reactor safety, safety work standards or guidelines, and PSM-related standards to analyze accident risk factors. In addition, the accident risk factors analyzed in the above two methods were organized into parts corresponding to each work flow to study a checklist of the STAMP-based systematic accident analysis technique. Next, in order to predict whether the studied checklist is effective in preventing accidents, existing accident cases were analyzed and compared with disaster investigation opinions, and based on the result, it could be seen that most of the root causes of accidents were insufficient safety review at the research and design stage of the reactors. Therefore, it could be seen that using the STAMP-based systematic accident analysis checklist can be very effective in preventing similar accidents as it will enable finding the root causes of accidents according to work flow and implementing countermeasures. The reason why the checklist technique was selected as a systematic accident analysis technique in this study was to obtain accident preventing effects because that the technique can be easily understood and conveniently used by workplace safety managers or PSM managers so that the workplaces to which the technique is applied will increase. Therefore, the results of a survey with PSM managers to examine the possibility to apply the check list to the field and the possibility to expand the scope of the targets of application were cross-analyzed and based on the results, it could be seen that the possibility to apply the check list was high because there were associations between whether they were in charge of PSM, the degree of understanding of the check list, the intention to apply the check list to near miss accidents, risk assessment, process change, or newly installed processes and the accident preventing effect expected when the check list is utilized. Based on the result of this study, it could be seen that the checklist of the STAMP-based systematic accident analysis technique to prevent accidents in batch reactors can prevent similar accidents by enabling the analysis of the root cause of accidents and the establishment and implementation of efficient preventive measures and since it can be easily used by PSM managers, it will be the beginning of a paradigm shift in the systematic approach in the field of safety activities. In addition, along with its effect to prevent accidents in batch reactors, it can be used as basic data for a systematic approach to preventing accidents in other chemical facilities thereby contributing to the prevention of similar accidents in chemical plants.