3-4. 아세틸렌 용접장치 및 가스접합 용접장치의 다음 사항에 대하여 설명하시오. 1) 역화 및 역류의 원인 2) 안전기 설치기준 3) 밸브 작동순서 4) 가스 등의 용기를 보관 및 취급 시 주의사항 5) 압력의 제한

아세틸렌 용접장치 및 가스집합 용접장치(산소-LPG 등 다른 가연성 가스 사용 포함)의 안전 관련 사항에 대해 설명하겠습니다. 이는 주로 **「산업안전보건기준에 관한 규칙」**에 근거한 내용입니다.

 

1) 역화 및 역류의 원인

• 역화 (Backfire): 불꽃이 팁(Tip) 내부로 순간적으로 빨려 들어갔다가 "퍽"하는 소리와 함께 꺼지거나 다시 팁 끝에서 불꽃이 정상 또는 비정상적으로 형성되는 현상입니다.
  • 원인:
    • 팁의 과열
    • 팁과 작업물 간의 거리 너무 가까움 (팁 접촉)
    • 팁 구멍의 막힘 또는 이물질 부착
    • 가스 압력 부적절 (특히 너무 낮을 경우)
    • 팁 또는 토치의 조립 불량 (가스 누출 또는 혼합 불량)
• 역류/인화 (Flashback): 불꽃이 팁을 넘어 혼합기, 호스, 압력조정기, 심하면 가스 용기 방향으로까지 빠르게 이동하며 타 들어가는 매우 위험한 현상입니다. '펑'하는 폭발음과 함께 장비 파손, 화재, 폭발로 이어질 수 있습니다. 역화가 지속되거나 심화될 경우 역류/인화로 발전할 수 있습니다.
  • 원인:
    • 역화 발생 후 조치 미흡
    • 심각한 팁 막힘 또는 손상
    • 호스의 꼬임, 파손, 또는 내부 이물질
    • 부적절한 가스 압력 설정 (특히, 산소 압력에 비해 연료가스 압력이 상대적으로 너무 높을 경우 혼합가스가 연료가스 측으로 역류 가능)
    • 토치, 압력조정기 등 장비 내부 결함
    • 안전기(역화방지기) 미설치 또는 고장

2) 안전기(역화방지기) 설치기준

「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제289조(가스 등의 용기) 및 관련 조항에 따라, 가스 용접 및 절단 작업 시 역화 및 역류/인화로 인한 위험을 방지하기 위해 반드시 역화방지기(안전기)를 설치해야 합니다.

• 설치 위치:
  • 주관 및 분기관: 가스 용기(아세틸렌, 산소 등)와 연결된 주 배관 및 각 작업 지점으로 분기되는 분기관에는 반드시 설치해야 합니다.
  • 취관(토치): 작업자가 직접 사용하는 취관(토치)에 가장 가까운 위치, 즉 가스 조절 밸브와 호스 연결 부위 사이 또는 호스와 토치 연결 부위에 설치하는 것이 일반적입니다. (일부 국가에서는 압력조정기 출구와 토치 입구 양쪽에 설치 권장)
• 설치 대상: 아세틸렌 용접장치, 가스집합 용접장치 등 가연성 가스를 사용하는 모든 설비에 적용됩니다.
• 기능: 안전기는 일반적으로 화염 전파 차단(소염 기능), 가스 역류 방지(체크 밸브 기능), 그리고 때로는 과열 시 가스 차단(온도 감지 차단 기능) 기능을 복합적으로 가지고 있어 역류/인화 발생 시 불꽃이 호스나 압력조정기, 가스 용기까지 도달하는 것을 막아줍니다.
• 유지보수: 정기적으로 성능을 점검하고 이상 발견 시 즉시 교체해야 합니다.

3) 밸브 작동순서

안전한 작업을 위해 밸브 조작 순서를 준수하는 것이 매우 중요합니다.

• 점화 시:
  1. 장비 점검: 호스 연결 상태, 누설 여부 확인.
  2. 용기 밸브 개방: 산소 용기 밸브를 먼저 천천히 완전히 열고, 아세틸렌(또는 다른 연료가스) 용기 밸브는 1/4 ~ 1/2 바퀴 정도만 천천히 엽니다. (아세틸렌 밸브는 비상시 빨리 잠글 수 있도록 완전히 열지 않습니다.)
  3. 압력 조정: 각 가스의 압력조정기(레귤레이터) 핸들을 돌려 작업에 필요한 압력으로 맞춥니다.
  4. 호스 내 공기 배출(퍼지): 토치의 연료가스 밸브를 약간 열어 호스 내 공기를 잠시 배출하고 잠급니다. 이어서 토치의 산소 밸브를 약간 열어 호스 내 공기를 잠시 배출하고 잠급니다. (주의: 주변에 화기 엄금)
  5. 점화: 토치의 연료가스 밸브를 약간 열고 점화 라이터(마찰식 라이터 권장)로 점화합니다.
  6. 불꽃 조절: 토치의 산소 밸브를 서서히 열어 원하는 불꽃(중성 불꽃, 산화 불꽃, 탄화 불꽃)으로 조절합니다.
• 소화 시:
  1. 토치 밸브 잠금: 토치의 연료가스 밸브를 먼저 잠급니다.
  2. 토치의 산소 밸브를 잠급니다. (연료가스를 먼저 잠그는 것이 그을음 발생 및 재점화 시 역화 위험을 줄입니다.)
  3. 용기 밸브 잠금: 아세틸렌(연료가스) 용기 밸브를 먼저 잠급니다.
  4. 산소 용기 밸브를 잠급니다.
  5. 잔압 제거: 토치의 연료가스 밸브와 산소 밸브를 차례로 열어 호스와 압력조정기 내의 잔류 가스를 완전히 방출시킵니다. 압력계의 바늘이 0을 가리키는지 확인합니다.
  6. 압력 조정기 해제: 각 가스의 압력조정기 핸들을 압력이 걸리지 않을 때까지 왼쪽으로(반시계 방향) 돌려놓습니다.

4) 가스 등의 용기를 보관 및 취급 시 주의사항

「산업안전보건기준에 관한 규칙」 및 「고압가스 안전관리법」에 따른 주요 주의사항입니다.

• 보관:
  • 용기 보관 장소는 통풍이 잘 되는 곳에 설치합니다.
  • 화기 또는 발화성/인화성 물질로부터 떨어진 곳에 보관합니다. (최소 8m 이상 이격 권장)
  • 직사광선을 피하고, 용기의 온도는 40℃ 이하로 유지합니다.
  • 용기는 넘어지지 않도록 반드시 세워서 보관하고, 체인이나 밴드 등으로 고정합니다.
  • 산소 용기와 가연성 가스(아세틸렌 등) 용기는 분리하여 보관합니다. (최소 5m 이상 이격 또는 불연성 격벽 설치)
  • 충전 용기와 빈 용기는 구분하여 보관하고 표시합니다.
  • 용기 밸브에는 보호 캡을 씌워서 보관합니다.
  • 보관 장소 주변에는 "화기 엄금", "위험" 등의 안전 표지를 부착합니다.
• 취급:
  • 용기를 이동할 때는 반드시 전용 손수레(카트)를 사용하고, 굴리거나 끌지 않습니다.
  • 용기에 충격을 가하거나 넘어뜨리지 않도록 주의합니다.
  • 밸브 개폐는 전용 렌치나 핸들을 사용하고 천천히 조작합니다.
  • 용기, 밸브, 압력조정기 등에 기름이나 그리스가 묻지 않도록 합니다. (특히 산소와 접촉 시 폭발 위험)
  • 가스 누설 여부를 비눗물 등 안전한 방법으로 수시로 점검합니다.
  • 사용하지 않을 때는 반드시 용기 밸브를 잠급니다.
  • 용기는 지정된 자격을 갖춘 사람이 취급하도록 합니다.

5) 압력의 제한 (특히 아세틸렌)

• 아세틸렌 가스의 불안정성: 아세틸렌(C2H2)은 분자 구조상 매우 불안정하여 압축되거나 특정 조건에서 분해 폭발을 일으키기 쉽습니다.
• 사용 압력 제한: 「산업안전보건기준에 관한 규칙」 제291조(아세틸렌 용접장치의 관리)에 따르면, 게이지 압력 기준으로 127 킬로파스칼 (kPa) 또는 약 1.3 kgf/cm² 를 초과하는 압력의 아세틸렌을 발생시켜 사용해서는 안 됩니다.
• 실제 작업 압력: 실제 용접 또는 절단 작업 시 토치에서 사용하는 아세틸렌의 압력은 이보다 훨씬 낮은 100 kPa (약 1 kgf/cm² 또는 15 psig) 미만으로 설정하는 것이 일반적이고 안전합니다.
• 용해 아세틸렌: 아세틸렌 용기 내에는 다공성 물질(규조토 등)과 용제(아세톤 등)가 충전되어 있어 아세틸렌 가스를 용해시켜 안정된 상태로 고압(온도에 따라 변동)으로 저장합니다. 압력조정기는 이 고압의 용해 아세틸렌을 안전한 저압으로 낮추어 공급하는 중요한 역할을 합니다.

결론:

아세틸렌 및 가스 용접/절단 작업은 편리하지만 잠재적 위험성이 높으므로, 관련 법규 및 안전 수칙을 철저히 이해하고 준수하는 것이 필수적입니다. 특히 역화/역류 방지, 안전기 설치, 올바른 밸브 조작 순서, 용기 보관/취급 주의사항, 아세틸렌 압력 제한 등을 반드시 지켜야 사고를 예방하고 안전한 작업을 수행할 수 있습니다.