1. 서 론

선박에서 화재는 인명과 선박의 안전을 동시에 위협하는 중대한 사고이다. 선박은 제한된 공간 내에서 운항, 거주, 기관 및 화물 관련 설비를 효율적으로 운용하기 위해 각종 설비와 장비를 기능별로 밀집 배치하여 화재의 위험성이 크고 연쇄적인 대형화재로 확대될 가능성도 크다. 그리고 선박의 구조는 외부적으로 황천으로부터 보호하고 내부적으로 복원성을 확보하기 위해 폐쇄적인 구조를 가진다. 게다가 선체는 열전도율이 높은 강재로 구성되어 화재 발생 시 열이 인접 구역으로 빠르게 전도된다. 이는 격실의 온도를 급상승시켜 2차 화재의 위험이 증가하고 열과 폭발에 의해 변형된 선체 구조물은 인명 대피와 화재진압을 더욱 어렵게 만든다(You and Chung, 2015).

특히 탱커에서의 화재는 곧바로 화물의 화재 및 폭발로 이어질 가능성이 크고, 결국 선박의 침몰과 대형 인명피해로 이어질 수 있다. 케미컬 탱커는 오일 탱커보다 현저한 화재 위험성을 가지거나 인화성 이외의 현저한 위험성, 또는 인화성에 추가하여 현저한 위험성을 가진 물질을 운송하는 선박으로 화재 시 그 위험성은 오일 탱커보다 클 수밖에 없다. 최근 오일 탱커의 경우 환경 규제와 고정비 부담으로 초대형선이 감소하는 추세이지만(Bernacki, 2021) 케미컬 탱커의 경우 오일 탱커보다 선박 크기가 상대적으로 작아 현재까지는 점차 대형화되는 경향을 보이고 있다(KOBC, 2024). 이러한 추세는 화재 사고 시 피해 규모가 점차 확대될 것이라는 사실을 시사한다. 특히 계류 중 위험화물 화재는 선박 내 피해뿐만 아니라 대규모의 육상 저장 탱크 및 인접 선박까지 위험이 확산되어 항만 차원의 재난으로 연결될 수 있다.

국제해사기구는 선박 화재 위험성을 제어하기 위해 국제협약을 통해 다양한 훈련을 요구하고 있다. STCW Code에서 모든 선원은 제A-V/1조를 통해 기초적인 방화 및 소화교육을 이수하고 소화작업을 통제하는 임무가 부여된 선원에게는 제A-V/3조를 통해 상급소화교육도 이수하도록 규정하고 있으며, 선상에서는 SOLAS 협약 제3장에 따라 매월 1회의 소화훈련과 교육을 의무적으로 실시하여야 한다. 또한 ISM Code에서는 선사에서 훈련 및 교육 프로그램을 수립하고 이를 효과적으로 이행할 수 있도록 보장할 수 있는 수단을 제공할 것을 명시하고 있으며(IMO, 1993), 항만국 통제를 통해 올바르게 이행되는지 확인할 것을 요구한다(IMO, 2024a). 그러나 이러한 규정은 초기 소집과 선내 소방설비 점검 등 모든 선박에서 공통으로 적용할 수 있는 최소 요건과 정례적인 실시를 중심으로 제시될 뿐 훈련의 실효성 확보나 성과 평가에 대해서는 구체적으로 제시하지 않는다.

훈련에서 가장 중요한 원칙은 현장에서 실제 발생할 수 있는 비상사태와 동일한 상황을 가정하여 실시하는 것이다(Paris MoU, 2025). 이는 훈련에서 현실적인 시나리오의 설계 및 실행이 중요함을 강조한 것으로 시나리오는 실제 업무 환경에서 발생할 수 있는 사건과 상황을 충실히 반영해야 한다. 현실적인 시나리오 훈련은 참가자가 다양한 잠재적 문제와 대응방안을 스스로 모색하도록 하여 그들의 문제 해결 능력을 강화하고, 단편적인 절차 수행에 그치지 않게 거시적인 관점에서 전반적인 상호연계를 고려하게 함으로써 상황인식 능력을 확대할 수 있다(Zhang et al., 2023). 그리고 현실에서 발생할 수 있는 패닉 상황에 대비한 심리적 방어 능력 및 위협적인 환경에 노출되었을 때 나타나는 신체적 반응의 통제 등 인간의 내적 대응성을 높여준다(Jenkins et al., 2021).

케미컬 탱커에서 현실적인 화재 시나리오를 설계하려면, 화물 각각의 위험 특성과 진압 방법 등 위험물 화재의 물리·화학적 특성뿐 아니라, 소화설비의 작동 절차와 원리, 선상 인적자원의 역량 그리고 선내 위험 상황에 따른 육상 지원팀과의 자문 및 지원 연계 등 인적, 물적, 절차적 요소를 통합적으로 고려해야 한다. 이러한 필요에 따라 안전관리를 강화하려는 선사들은 OCIMF(Oil Companies International Marine Forum)의 TMSA(Tanker Management and Self Assessment)를 활용하여 훈련의 목적, 내용, 참여 범위, 실시 빈도 등을 명확히 규정한 사전 훈련계획서를 작성하여 선박에 제공하고 있다. 그리고 선박의 선장은 해당 계획을 토대로 실제 선박에서 화물 특성, 운항 여건, 훈련 장소 등의 조건을 검토하여 구체적인 시나리오를 보완 및 조정하도록 하고 있다.

정밀히 설계된 시나리오 훈련은 실제 비상대응에서 요구되는 상황인식과 의사결정, 팀 간의 협업과 지원을 사전에 경험하게 하여 사고 발생 시 효과적인 대응을 준비할 수 있게 한다. 그리고 훈련과정에서 인적 요인, 절차적 취약성, 자원과 장비 가용성 등 대응 성과에 영향을 미치는 변수를 확인하고 이들이 대응 성과에 미치는 영향을 체계적으로 비교 및 평가하여 개선사항을 도출할 수 있다. 이러한 효과를 높이기 위해 시나리오에 따른 훈련 후 사후검토(After Action Review)를 실시하여 훈련 경험을 학습으로 전환하고 훈련과정과 실제 사고 대응 간의 차이를 객관적으로 비교하여 개선점을 도출한 뒤 조직 전반에 공유할 필요가 있다.

본 연구에서는 케미컬 탱커의 사고사례를 바탕으로 계류 중 위험화물 화재 시나리오를 설계하였다. 이를 바탕으로 TMSA의 테이블탑 훈련(Tabletop Exercise)을 실시하였으며 훈련 후 진행된 사후검토를 통해 선박의 선상 대응팀과 선사의 육상 지원팀이라는 두 가지 관점에서 각각의 취약점을 도출하였다. 특히 분석의 객관성을 확보하기 위해 화학물질 유출 피해 예측 프로그램인 ALOHA를 활용하여 가연성, 독성 및 폭발 시 위험구역을 정량적으로 산출하였다. 사후검토의 분석 결과와 피해 예측 결과를 통해 실제 계류 중 위험화물 화재에서의 취약 요인을 식별하고 실질적인 개선방안을 제안한다.

2. 선행연구

비상대응 훈련의 중요성과 시나리오에 따른 훈련이 실제 비상대응체계 강화 및 개선에 기여할 수 있음을 다룬 연구는 다음과 같다.

Tac et al.(2020)의 선박의 비상대응 강화를 위한 선상훈련과 성과 영향요인을 분석한 연구에서 DEMATEL 분석을 적용하여 원인 요인과 결과 요인의 인과 구조를 도출하였다. 실제 시나리오에 기초해 선박의 상황을 가정한 뒤 이에 따른 훈련 평가와 개선을 통해 실제 비상대응에서 위험요인을 최소화할 수 있음을 주장하였다.

Lee and Han(2020)은 선박 비상대응훈련 교육개발에 관한 연구에서 비상대응 교육규정 검토와 설문조사를 통해 해양사고 시 제한된 자원 속에서 실수는 큰 피해로 이어질 수 있으므로 비상 상황에서 효과적으로 대응하기 위한 비상대응 절차를 수립하고 이를 숙달하기 위해 훈련과 교육이 필요하다고 주장하였다. 이론 중심 교육보다 실습형 교육의 학습 전이 효과가 향상되므로 실습 훈련이 실제 대응 역량 강화에 기여할 수 있음을 제시하였다.

특히, 선상의 포괄적인 비상대응 중 소화훈련에 집중한 연구는 다음과 같다.

Wu et al.(2014)은 선내 비상대응 및 항만국 통제를 위한 소화훈련의 효과성을 평가하면서 준비, 수행, 복구의 3단계 구성을 제안하고 체크리스트의 활용을 강조하였다. 그리고 훈련 후 토의가 개선이 필요한 요인을 식별하는 중요 절차임을 강조하였다. 최고의 수행능력을 보여주기 위해 현실적인 비상 상황을 계획하여 훈련하고 피드백을 통해 개선함으로써 실제 화재진압 대응 능력 향상에 기여할 수 있다고 주장하였다.

Han et al.(2019)는 선박의 비상대응 훈련의 개선을 위해 이론적 절차 설계 모델인 HSTPA를 제안하고 이를 소화 훈련 시나리오 분석에 적용하였다. 이 접근을 통해 다양하고 현실적인 시나리오 설계가 가능하며 훈련자의 상황판단 능력과 비상대응 능력을 강화하여 실제 비상 상황에서 예상하지 못한 변수에 대응할 수 있게 한다고 주장하였다. 그리고 사고 또는 준사고의 사례를 반영하면 보완이 필요한 역량을 구체적으로 식별하여 훈련 효과를 실제 대응 역량 강화로 연결할 수 있다고 강조하였다.

Baldauf et al.(2012)는 해상안전과 보안에서 비상대응 역량을 강화하기 위해 시뮬레이션 기반의 팀 훈련이 필요하며 이를 위한 시나리오 설계 방법을 제시하였다. 학습목표를 먼저 설정하고 의사결정 지점과 팀 의사소통 과정을 시나리오에 체계적으로 포함하는 것이 현장 적용성을 높일 수 있음을 강조하였다. 실제 화재사고를 바탕으로 화재 시나리오를 설계하고 시뮬레이션 훈련과정에서 기록된 행동과 통신 등을 재생하는 디브리핑을 통해 개선점을 도출하는 절차가 중요하다고 주장하였다.

기존 연구에서는 이론적 모델, 분석 방법론 또는 시뮬레이션을 활용하여 선상 비상 훈련을 고찰하였으나 비상대응에서 필수적인 육상 지원체계와 실질적인 피해 예측을 통한 위험의 구체화 등 실제 비상 상황에 적용하는 과정의 간극을 충분히 제시하지 못했다. 본 연구는 훈련 후 선사의 육상 지원팀과 선박의 선상 대응팀으로부터 도출된 현장에 기반한 사후검토를 분석하고 피해 예측을 통해 제시된 정량적인 위험구역을 확인하여 실제 계류 중 위험물 화재에 대한 대응체계의 취약한 요인과 개선방안을 도출하였다. 이러한 접근은 발생빈도는 낮지만 일단 발생할 경우 선원과 선박의 손실은 물론 항만 재난으로 확대될 위험성이 높은 계류 중 위험화물 화재를 대상으로 교육기관, 선사 경영진 그리고 항만 비상대응 기관에 실무적인 대응방안을 제공하고 이를 지원하기 위한 방향을 제시하는데 기여할 수 있을 것이다.

3. 연구 방법과 분석 도구

3.1 테이블탑 훈련(Tabletop Exercise)의 개요

본 연구에서 분석한 훈련은 선박, 선사 및 관계기관이 참여하는 계류 중 위험화물 화재 비상대응을 위한 테이블탑 훈련으로 OCIMF의 TMSA 기준 중 Element 11: Emergency Preparedness and Contingency Planning에 근거하여 비상대응 과정과 시나리오의 적정성을 점검하도록 설계하였다.

TMSA는 2004년 OCIMF가 도입한 자율평가 도구로 관리 선사가 자사의 안전관리시스템을 평가, 측정 및 개선하는데 활용할 수 있다. OCIMF는 TMSA를 통해 관리 선사가 핵심성과지표를 기준으로 안전관리시스템을 평가하도록 권고하며, 최소 기대치와 함께 세 단계의 모범사례 지침을 제시한다. 관리 선사는 자체평가 결과를 바탕으로 단계적으로 개선계획을 수립하고, 업계 모범사례에 부합하는 정책과 절차의 정립을 통해 높은 수준의 안전 및 환경보호 기준을 달성할 수 있다(OCIMF, 2017). 이러한 체계적인 개선은 관리 선사가 OCIMF의 모범사례 가이드에 충족하게 운영함으로써 핵심성과지표 달성 가능성과 선사의 신뢰도를 높여 결과적으로 오일 메이저 검사 등 외부 검증에 대한 대응력 강화로 용선 및 화물 배정에서 유리할 수 있다.

Element 11은 관리 선사가 예측할 수 있는 모든 비상 상황에 대응할 수 있는 포괄적인 훈련 시나리오를 개발할 것을 요구한다. 이러한 프로그램은 선박과 선대의 특성을 반영하여 현실적이고 강도 높은 형태로 시행되어야 하며, 훈련 이후에는 검토와 논의를 통해 선대와 육상 대응팀 간 교훈을 공유하고, 문제점을 식별하여 개선하는 절차가 필요하다(The North of England P&I Association, 2017).

이러한 요구를 충족하는 방법으로 테이블탑 훈련이 유용하다. 테이블탑 훈련은 일반적인 훈련에 비해 사전 준비와 설계에 큰 노력이 요구되지만, 대응절차의 실행성을 확인하고 조직의 의사결정과 협업 과정을 점검하는 데 활용할 수 있다. 이 훈련의 기원은 19세기 프로이센 군대가 교리 개발을 위해 활용한 군사적인 목적에 있었으나, 오늘날에는 비상 상황에서 필요한 현실적이고 협력적인 기술과 지식을 습득하는 효과적인 수단으로 발전하였다. 실제 위기 상황은 훈련과 동일할 수 없지만, 테이블탑 훈련을 통해 대응조직의 준비 수준과 위험 인식을 높이는 데 있어 효과적인 도구로 평가된다. 나아가 이 과정은 조직의 위기 시 대응역량의 강점과 약점을 진단하고, 다양한 이해관계자가 참여하는 토론을 통해 불일치 요소를 식별하고 해결하는 데 기여한다(NATO STRATCOM COE, 2022).

3.2 훈련 시나리오 구성 및 사후검토 방법

훈련 시나리오는 단순한 가상 상황이 아니라 실제 현실에서 발생할 수 있는 위험을 반영하여 개발하여야 한다. 특히 실제 사고에 기반한 훈련 시나리오는 선사에서 동일한 위험이 실제 발생하였을 때를 대비한 위험성 분석과 이에 대한 비상대응을 동시에 가능하게 한다(Skytterholm and Hotvedt, 2023). 분석이 이루어진 실제 사고를 유사하게 재현함으로써 선사가 활용할 수 있는 자원, 선원들의 역량 등 환경적 요인의 차이를 체계적으로 비교 및 평가할 수 있다. 이러한 효과를 반영하기 위해 시나리오 훈련 후 사후검토가 필수적이다.

사후검토는 미 육군에서 훈련 및 임무 수행 성과를 향상시키기 위해 개발된 체계적인 피드백 및 토의 방법론으로 미 육군 연구기관을 중심으로 절차의 개발 및 구현을 위해 노력해왔다. 현재 사후검토는 군을 넘어 다양한 정부 기관과 민간 기업에서도 조직의 학습과 지속적인 성과 개선을 위한 핵심 도구로 널리 활용되고 있다(Morrison and Meliza, 1999). 사후검토는 단순한 시나리오의 재검토하는 과정이 아니라 참가자들이 실제로 경험한 활동을 근거하여 학습으로 전환하는 핵심적인 과정으로(Sellberg and Wiig, 2020). 훈련 중의 행동과 결과를 분석함으로써 참가자들의 학습 내용을 명확히 알 수 있게 하여 개선이 필요한 지점을 탐구할 수 있다(Ellis and David, 2005)

본 연구에서는 선상 대응팀의 인원 규모와 통신 시스템의 한계를 고려하여 다층적 구조의 사후검토를 적용하였다. 다층적 구조의 사후검토란 먼저 각 팀이 내부에서 자율적인 디브리핑과 사후검토를 실시하여 성과와 발견된 문제점을 파악한 후 활동에 대한 개선점을 수립한다. 이러한 과정은 개별 팀의 역량과 문제 해결 능력을 강화할 수 있다(Marks et al., 2001). 이어서 각 팀의 대표나 전체팀이 다시 모여 상위 수준의 통합된 디브리핑과 사후검토를 수행하여 팀 간 협력과 상호작용, 공통 문제를 논의하고 교차 개선안을 도출함으로써 팀 전체의 시너지를 창출하고 공동의 목표 달성을 높인다(Davison et al., 2011).

또한 시나리오의 사후검토를 통해 참가자에게 높은 몰입감을 제공하고 사고 선박과 본 선박의 대응을 객관적으로 비교하여 개선점을 도출하며 학습 교훈을 확대할 수 있다. 이러한 장점으로 유럽해사안전청에서는 실제 사고사례를 기반으로 시나리오 훈련을 적극적으로 활용하여 사고의 결과에 대하여 다양한 이해관계자 관점에서 현실적인 의사결정과 효율적인 자원 활용 방안을 재검토하여 발전적인 대응방향을 제시하고 있다(EMSA, 2017).

3.3 ALOHA 피해 예측 프로그램의 개요

사후검토에서 제기된 가연성 및 독성의 위험구역, 폭발 시 피해 범위를 정량적으로 확인하기 위해 ALOHA(Areal Locations of Hazardous Atmospheres)를 활용한 피해 예측 시뮬레이션을 수행하였다. ALOHA는 미국 해양대기국이 개발하여 미국 환경보호청과 공동으로 활용하는 화학사고 위해 영향 예측 프로그램으로 미국 환경보호청 홈페이지에서 무료로 사용할 수 있다. ALOHA는 기상 조건과 누출 또는 확산의 상황에서 Gaussian 대기 확산 모델 및 DEGADIS 모델 등을 기반으로 화학물질별 영향 범위를 산정한다. 화학물질에 대한 풍부한 데이터베이스를 외부에서 별도로 이용할 수 있으며 모델의 결과를 Google Earth 프로그램과 연계하여 피해 영향 범위를 지도상에 표출할 수 있다. 이를 통해 위험구역을 시각화하여 직관적인 판단과 의사결정에 유용하다(NICS, 2015). 미국 해양대기국은 ALOHA가 화학물질 비상사태 대응 시 현장에서 신속히 활용할 수 있도록 위험영향 범위를 빠르게 산정하여 이를 통해 변수가 많은 훈련과 계획 작성에도 사용할 수 있다고 명시하고 있다(NOAA, 2013).

4. 테이블탑 훈련의 시나리오 구성

4.1 선상 대응팀 선박의 상세

훈련이 이루어진 선박은 전장 약 148 m, 선폭 약 24 m의 19,330 DWT 케미컬 탱커로 독립 배관설비를 갖추었다. 파나마 선적으로 일본선급(ClassNK)으로부터 Tanker, Oils-Flashpoint on and below 60 degrees and Chemicals Type II and III의 선급기호를 부여받았다. 선박은 사우디아라비아에서 화물을 적재하여 싱가포르를 거쳐 동남아시아로 항해 중이며 훈련은 싱가포르항의 화주 전용 터미널에서 항만당국 및 화주의 허가를 받고 육상의 안전관리자, 소방관계자, 항만국 통제 검사관이 참관하였다. 선원 구성은 선장 이하 해기사는 모두 한국 국적이며 부원은 모두 미얀마 국적이다. IBC Code와 FSS Code에 따라 선박에서 관리하는 보호장비, 안전장비, 비상장비 및 소화장비는 Table 1과 같다.

4.2 적재 화물의 특성과 위험성

선박은 28개의 화물창에 2개의 용선주로부터 총 18,079 ton의 MARPOL 협약 Annex I 및 Annex II 대상 화물을 적재하였다. Annex II에 해당하는 화물 중 n-Butyl alcohol의 경우 IBC Code에 적용받지 않지만, 그 외 화물은 모두 IBC Code의 적용을 받는다. Diglycidyl ether of Bisphenol A, Diphenylmethane diisocyanate, Trichloroethylene은 독성 가스의 위험성을 가지는 화물이고 Isobutyl alcohol, Ethyl 3-ethoxypropionate, Butyl acrylate (all isomers)는 가연성 증기의 위험성을 가지며 Propionic acid, n-propyl alcohol은 독성 및 가연성 증기 모두의 위험성을 가진다. 적재된 화물의 현황은 Table 2와 같다.

훈련 시나리오에서 화재가 발생한 화물은 n-Butyl alcohol로 독성과 가연성을 동시에 가지고 있다. IBC Code가 적용받지 않는 화물이지만 화주가 제공한 SDS에는 TLV-TWA가 20 ppm으로 제시되어 있으며 미국 국립직업안전보건연구소의 자료에서도 눈과 피부 그리고 호흡기계 및 중추신경계에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 또한 인화점이 33 ℃로 낮고 누출 시 공기보다 무거운 가연성 증기를 형성하여 저지대나 밀폐 공간에 축적되어 2차 화재의 위험이 있다. 대량의 액체 누출 시 풀 화재가 발생하며 물을 기반으로 하는 소방수와 혼합되는 특성으로 선박에서는 반드시 내알코올성 포말만을 사용해야 한다. 특히, 불완전 연소 시 일산화탄소나 이산화탄소를 포함한 부티르알데하이드(Butyraldehyde), 아크롤레인(Acrolein)과 같은 자극성 물질이 형성되며 이 또한 강한 독성을 가지기 때문에 호흡보호구 착용 등 보호조치가 요구된다. n-Butyl alcohol의 특성은 Table 3과 같다.

4.3 육상 지원팀 구성과 역할

선상 대응팀을 지원하고 관계기관과의 조율을 담당하는 육상 지원팀은 실제 상황과 유사하게 관계 인원 약 1/3의 인원이 무작위로 부재한 것으로 간주하고 진행하였다. 육상 지원팀은 팀 리더를 포함하여 9명으로 구성하였으며 팀의 역할과 부재 인원에 따른 직급 대행자는 선사 지침서에 따라 Table 4와 같이 지정하였다.

이외에도 화주사의 안전관리 담당자, 선원 관리회사, 선사와 협력하는 오염방제 전문회사, 언론대응 전문회사를 화상회의 시스템으로 연결하여 실시간으로 상황정보를 공유하고 협력할 수 있도록 다각적인 비상대응 지원체계를 구축하였다.

4.4 계류 중 위험화물 화재 시나리오의 구성

본 훈련 시나리오는 선사에서 2019년 9월 28일 대한민국 울산에서 발생한 스톨트 그로엔랜드 폭발사고를 참고하여 구성하였다. 해당 사고는 매니폴드 후방의 CT 9S에 적재하였던 스티렌 모노머(Styrene Monomer) 약 1,785 ton이 중합반응의 폭주로 급격히 가열되면서 증기가 발생하고 그 결과 화물창 내 과압으로 상갑판이 파손되며 동시에 발생한 스파크에 의해 점화되어 폭발로 이어진 사례이다. 사고 당시 중합반응으로 화물 온도는 100 °C 이상으로 상승하였고 폭발로 발생한 최초 화염은 200 m 이상 높게 치솟았으며 지속적인 화염과 광범위한 화재로 육상의 소방대도 선박에서 40 m 이상 떨어져 진압작업을 시작할 정도로 화세가 강하였다. 2, 3차 폭발도 발생하여 다음 날에서야 완전 진압을 할 수 있었다(Ulsan Fire Headquarters, 2020).

본 훈련의 시나리오는 훈련 선박의 가연성 화물 목록과 화물창의 배치를 고려하여 선박 비상대응에서 최악의 상황에 해당하는 거주구역과 가장 인접한 화물창에서의 위험화물 화재를 기초로 설계하였다. 시나리오의 구체적인 전개는 다음과 같다. n-Butyl alcohol의 하역을 위해 동일 화물이 적재된 CT 12S와 CT 10S를 매니폴드에서 호스로 연결해야 하지만 화물 명 표지의 잘못된 위치로 CT 12S와 Diphenylmethane diisocyanate가 적재된 그 옆의 CT 9P를 잘못 연결한다. CT 9P의 화물펌프가 작동하며 n-Butyl alcohol이 적재된 CT 12S로 CT 9P의 Diphenylmethane diisocyanate가 혼입되며, 두 화물이 상호반응하여 발열반응이 발생한다. 반응이 진행되며 CT 12S의 온도는 100 °C에 도달하고 n-Butyl alcohol의 증기 발생량이 급격히 증가하여 화물창 내 압력이 상승한다. 선원은 화물창 내 압력 저하를 위해 조치를 시도하지만 결국 화물창이 손상되며 누출된 가연성 증기가 스파크에 의해 점화되어 폭발하고 화염과 함께 증기가 대기 중으로 확산한다. 선원은 다른 화물창 관리와 함께 동시에 화재진압을 시작한다. 화재진압 노력에도 불구하고, 2차 폭발의 위험이 지속된다는 선장의 판단에 따라 선원 보호를 최우선으로 하여 퇴선을 결정한다. 한편 선사는 선장의 초기 비상보고 및 유선상 비상사태 선언에 따라 육상 지원팀을 편성하고 선상 대응팀 지원과 이해관계자 간 정보공유를 수행한다. 육상의 항만소방대 지원으로 화재는 2차 폭발 없이 진압하였고 선사는 복원성 및 주변 환경 평가를 위해 전문기관의 파견을 의뢰한다. 또한 선원의 정신적, 육체적 의료 지원과 대외 미디어 관리를 위한 대응을 각 협력사에 요청한다.

5. ALOHA를 활용한 피해 예측 분석

5.1 피해 예측 조건 및 방법

화물의 가열에 따른 증기의 발생량과 그에 따른 폭발 강도는 반응속도, 열전달 등 다양한 변수가 존재하여 정확한 값을 예상하기 어렵다. 그리고 잘못 이송되는 화물의 실제 혼입량과 혼입된 화물 중 상호반응하는 화물의 비율 역시 정확히 예상하기 어렵다. 본 연구에서는 선박의 피해구역을 예측하기 위해 주된 화물인 n-Butyl alcohol이 사고사례와 유사하게 100 °C로 가열된 조건에서 얼리지 공간의 포화증기 방출량을 산정하고 그 피해를 추정하는 것으로 한정하였다. ALOHA의 지침에 따라 시나리오의 화물이 100 °C로 가열될 때 화물창 얼리지 공간에서 방출되는 포화증기량은 보수적으로 계산할 수 있다. ALOHA의 탱크에서 증기 모델은 탱크의 헤드 스페이스 내 증기가 액상과 열역학적 평형에 있으며 압력을 해당 화학물질의 포화증기압으로 가정한다(Jones et al., 2013). 그러므로 헤드 스페이스 내의 포화증기의 질량은 포화증기압으로 설정하고 이상 기체 상태 방정식을 적용하여 계산할 수 있다(U.S. EPA, 2007). 미국 국립표준기술연구소의 Chemistry WebBook에서 제공하는 Antoine 공식과 정보는 다음과 같다.

제공된 정보로 증기압의 크기(A)는 4.50393, 온도 의존성(B)은 1313.878, 보정값(C)은 –98.789 그리고 분자량(MW)은 74.1216 gmol^-1를 확인하였다. T에 100 °C인 절대온도 373.15 K를 적용하면 P는 약 52.0 kPa로 계산된다. 탱크가 파손되며 헤드 스페이스 내 포화증기가 방출될 경우는 화물창의 얼리지 공간 내 포화증기가 방출될 때와 동일하므로 그 양(m)은 이상기체 상태 방정식에 따라 다음과 같다.

해당 화물창의 체적은 401 m³이며 적재율은 95%이다. 얼리지공간은 V는 20.05 m³이며 위의 포화증기압(P)과 분자량(MW), 기체상수(R)와 절대온도(T)를 적용하여 방출량은 약 24.9 kg임을 알 수 있다.

본 연구에서는 선박에서 확인된 풍속 3 kn, 풍향은 남풍, 대기 온도 32 °C, 구름이 많은 다소 정체된 대기조건 및 중간 정도의 습도를 바탕으로 기상 조건을 설정하였다. 이 조건에서 n-Butyl alcohol 24.9 kg이 증기 상태로 누출될 경우를 가정하여 ALOHA에 의해 가연성, 폭발 위험성 및 독성 위험구역을 예측하였다.

5.2 가연성 증기 위험구역 분석

누출된 증기의 가연성 위험구역 범위는 Fig. 1과 같다. 미국 해양대기국에 따르면 ALOHA에서는 시간평균 농도와 농도 불균일성을 고려하여 60% LEL을 화염가능 구역의 기준으로, 10% LEL을 주의구역의 기준으로 사용한다. 화물 증기가 개방된 갑판 상에 누출될 경우 화재 가능성이 큰 60% LEL 도달거리는 풍향에 따라 약 44 m 범위로 나타났다. 그리고 주의가 필요한 10% LEL 도달거리는 약 120 m 범위로 나타났다. 다만 ALOHA에서는 근거리의 경우 방출원 근처의 농도가 풍속, 난류 등의 영향으로 예측 신뢰도가 낮아 60% LEL 도달거리가 계산되더라도 도달거리에 따른 위험구역이 표시되지 않을 수 있다.

이 결과를 훈련 선박의 약 96%의 크기에 해당하는 유사한 선박으로 지도상에 나타내면 Fig. 2와 같다.

5.3 증기운 폭발 위험구역 분석

가연성 증기 범위의 증기운이 형성된 상태에서 화물창 손상에 따른 스파크 점화원이 발생하면 폭발이 발생할 수 있다. ALOHA에서는 방출지속 시간을 최소 1 분으로 제한하며 이를 순간 방출로 취급한다는 특성에 따라 1 분 방출로 가정하였다. 얼리지 공간의 포화증기량을 방출량으로 산정하였을 때 그 폭발 압력에 대한 위험구역은 Fig. 3과 같다.

미국 해양대기국은 폭발과압 8.0 psi 이상은 건물 파괴, 3.5 psi는 심각한 인명피해 가능 그리고 1.0 psi는 유리파손으로 제시하고 국내 사고 피해예측의 기준도 이와 유사하다(KOSHA, 2021). 분석 결과, 건물이 파손될 정도의 8.0 psi 이상의 폭발 압력은 형성되지 않았다. 그러나 폭발 압력이나 비산물에 의해 선원이 충분히 상해를 입을 수 있는 3.5 psi 이상은 중심지로부터 풍향에 따라 28 m 범위에 걸쳐 형성되었다.

이 결과를 훈련 선박의 약 96%의 크기에 해당하는 유사한 선박으로 지도상에 나타내면 Fig. 4와 같다.

5.4 독성 가스 위험구역 분석

ALOHA는 독성 가스의 범위에 대하여 화학물질에 대한 보호조치 기준(Protective Action Criteria for Chemical, PAC)으로 구분한다. PAC-1은 경미하고 일시적인 건강 영향, PAC-2는 보호조치를 취하는 능력을 손상시킬 수 있는 돌이킬 수 없거나 기타 심각한 건강 영향, PAC-3는 생명을 위협하는 건강 영향으로 구분한다(Alcaro et al., 2021). 풍향에 따라 PAC-3 범위는 49 m에 걸쳐 형성되었고 PAC-2 범위는 182 m, PAC-1의 범위는 652 m로 나타났다. 누출된 증기의 독성 영향 구역범위는 Fig. 5와 같다. 다만 ALOHA에서는 가연성 증기 범위의 60% LEL과 마찬가지로 50 m 미만의 PAC-3의 범위는 표시되지 않을 수 있어, PAC-2, PAC-1만 그림으로 표시되었다.

이 결과를 훈련 선박의 약 96%의 크기에 해당하는 유사한 선박으로 지도상에 나타내면 Fig. 6과 같다.

6. 사후검토 결과

6.1 선상 대응팀의 사후검토 결과

먼저 시나리오와 같이 화물의 상호반응으로 급격한 온도상승이 발생하였을 경우 대응방안을 검토하였다. 선상 대응팀은 즉각 사용할 수 있는 방안으로 해수의 화물창 주입이 가장 현실적인 대안으로 제시하였다. 특히, 온도상승은 과압을 유발하므로 적절한 배기를 유지하며 화물창과 직접 연결할 수 있는 화물창 세정기 연결구나 UTI 연결구를 통해 해수를 주입할 수 있을 것으로 보았다. 또한 시간적 여유가 있을 경우에는 효율은 떨어지지만, 이중선체 구조에 따라 평형수 탱크의 격벽을 통한 평형수의 열교환 또는 화물 가열관을 통한 청수의 열교환과 같은 간접냉각도 보조적 방안으로 제시하였다.

시나리오 훈련 후 도출된 시사점으로는 다음과 같다.

첫째, 화물작업의 명확한 작업체계가 필요하다. 현대 화물작업은 밀폐되고 원격화된 체계로 운영되어 선원의 시각, 청각 등 감각에 의한 즉각적인 확인이 어렵고 화물의 이상상태 탐지는 온도, 압력, 액위 등 센서 경보에 의존하게 된다. 그러나 센서의 지연, 오경보, 경보 설정의 여유 등 센서 특성상 경보 발생까지 시간 지연이 불가피하여 현장에서는 시나리오와 같이 이상 상태를 사후적으로 인지할 가능성이 크다. 이는 기술 자체의 문제라기보다는 현장에서 화물작업의 표준절차를 명확히 하여 중요 조작에 대해 이중 확인과 그 후 센서를 통한 모니터링으로 이루어지는 작업체계를 강화할 필요가 있다고 제시하였다.

둘째, 소집장소와 구명정 진수구역의 적절한 방호가 필요하다. 본 선박의 소집장소는 거주구역 외부의 좌현에 존재하여 화물구역과 마주 보아 화재 시 복사열과 독성 가스에 직접적으로 노출되는 구조이다. 대체 소집장소 역시 거주구역 외부의 우현 측으로 동일한 취약점을 가지고 있다. 특히 대비트 강하식 구명정이 설치되어 있어 이를 조작하기 위한 운영구역과 구명정 승선구역 역시 방호가 이루어지지 않아 거주구역과 인접한 화물창의 화재는 구조적으로 구명정의 진수와 승선지점의 접근이 어려울 수 있다고 판단하였다.

셋째, 위험화물 화재에 대한 교육이 미흡하다. 선원들은 위험화물 화재에 대해 경험이 없고 2차 화재 및 폭발에 대한 가능성과 영향 범위에 대해 정량적으로 판단하기 어려워 화재진압에 있어 대응이 늦고, 주저하는 소극적인 태도를 지니게 된다고 보았다. 사관의 경우 법정소화교육 이외에 선주사의 요청에 따라 소방전문학교에서 화재 훈련을 이수하였지만, 교육 내용이 일반화재 중심으로 구성되어 위험화물 및 대형 연쇄 화재에 대한 교육이 포함되지 않아 실제적인 진압이 어려울 것으로 평가하였다. 실제 테이블탑 훈련에서도 화재가 발생한 인접한 화물창에는 n-propyl alcohol, Isobutyl alcohol이 적재되어 있었고 대기 온도가 32 °C로 이들의 인화점과 동등하거나 더 높은 수준이어서 증기 생성에 따른 점화 가능성이 커진 상태였다.

넷째, 선내 소화 장비의 현대화이다. 육상의 화재진압 장비가 발전했음에도 불구하고 선박에서는 새로운 장비의 사용이나 이와 연계된 진압 전술이 더디게 적용되고 있다고 제시하였다. 훈련에서 탱크 주변을 냉각시키기 위한 방수를 판단하기 위해 손등으로 주변의 온도를 확인하는 절차를 수행하였다. 그러나 참관한 싱가포르항만 소방관에 따르면 이러한 접근은 화재에 노출 위험을 증가시킬 수 있으며 그들은 열화상카메라를 통해 단시간 내에 광범위한 온도 정보를 얻는다고 설명하였다. 또한 법정 소화장비는 구비되어 있으나 일부는 구형의 비효율적인 크기로 장비의 휴대성 및 편의성이 중요한 비상대응 환경에서 활동에 제약이 존재한다고 판단하였다. 실제 선박에서 사용하는 방폭등은 C형 건전지가 소비되는 모델로 무게가 약 1.1kg이며 가슴 띠로 연결하여 착용하는 모델이었지만 싱가포르항만 소방관이 사용하는 방폭등은 본선의 약 1/4 정도의 소형으로 LED를 사용하고 헬멧에 부착할 수 있어 운용에 큰 효율성을 보여준다고 설명하였다.

다섯째, 계류 중 육상 퇴선에 제약이 있다. 탱커의 특징인 선미선교형 구조에서 갱웨이를 통해 육상으로 퇴선하기 위해서는 반드시 화물구역을 경유해야 한다. 시나리오와 같이 매니폴드 후방의 화물구역에서 화재가 발생할 경우 화염에 대한 노출과 복사열로 인해 육상 퇴선이 사실상 차단될 수 있다. 그리고 지침서에는 항해 중 퇴선 절차에 집중되어 계류 시 선원의 해상 또는 육상으로의 탈출로 선정 기준, 육상 퇴선 시 포기할 수 있는 지참물 또는 방수복의 휴대 여부 등 지침이 포함되지 않았다. 그 결과 훈련에서도 현장의 판단에 의존하여 진행되었으며 추후 계류 상황에 적합한 퇴선 지침의 보완이 필요하다고 제시하였다.

여섯째, 화물제어실 중심의 지휘를 고려한 대외 통신설비 확충이 필요하다. 케미컬 탱커는 계류 중 화물작업이 주로 이루어지므로 화재는 화물작업 중에 발생할 가능성이 크고 화재 시 화물창에 관한 정보는 화물제어실에서만 확인할 수 있다. 항해 사관이 화물제어실에서 화물 당직을 수행하며 항만과의 통신을 유지하기 때문에 초기 비상대응 및 화물정보 공유 역시 화물제어실을 중심으로 이루어지게 된다. 위험화물 화재 시 대응은 화물제어실을 중심으로 전개된다는 점을 고려할 때 소화 지휘와 정보의 공유를 위해 화물제어실의 외부 통신설비 확충이 필요하다고 제시하였다.

일곱째, 물 반응성 화물에 대한 소화전술의 제약이다. 시나리오에 따라 상호반응하는 화물인 Diphenylmethane diisocyanate는 물 반응 지수가 1 이상으로 IBC Code에 따라 Dry가 요구된다. 이 화물은 물과 격렬하게 반응하여 그 과정에서 열을 발생시키고 유독한 증기 방출을 일으킨다(BASF, 2019). 선상 대응팀은 이러한 특성을 가진 화물의 2차 화재 시 해수 기반의 포말 소화액 사용의 위험성을 지적하였으며 물과의 반응을 가진 화물에 대해 소화 작업은 어려울 수 있다고 판단하였다.

6.2 육상 지원팀의 사후검토 결과

먼저 화물의 상호반응으로 급격한 온도상승이 발생하였을 경우 대응방안을 검토하였다. 육상 지원팀은 현실적으로 선원에 의한 냉각 및 억제는 어렵기 때문에 지속적인 모니터링으로 조기발견 및 초기조치가 중요하다고 제시하였다. 이를 위해 선사에서는 이미 그러한 화물에 관한 지속적인 감시를 위해 화물창의 압력, 온도 등에 관하여 정기적인 감시와 기록을 요구하나 이를 보완할 수 있는 기계적인 설비와 세분화된 절차가 필요하다고 판단하였다. 현재 선사의 선박은 IBC Code의 온도 감시장비 설치 규정에 따라 화물창 바닥으로부터 6m 높이 상부, 1.6m 높이 하부로 구성된 2개의 온도센서를 표준으로 설치하고 있으나 정밀한 온도 관리를 위해 상, 중, 하로 구성된 3개의 온도 감시장비가 필요하다고 제시하였다.

시나리오 훈련 후 도출된 시사점으로는 다음과 같다.

첫째, 훈련 중 전반적으로 체크리스트가 활용되지 못하였다. 화재 발생부터 소집, 화재대응 및 퇴선에 이르기까지 선원들은 기억과 현장 판단에 의존하여 행동할 뿐 선사에서 제공하는 체크리스트의 활용이나 지침에 관한 확인 과정이 이루어지지 않았다. 소집 시 인원현황 확인 외에 소지품이나 비상탈출장비의 확인이 이루어지지 않았으며 화재 시 참고해야 하는 비상대응 행동 체크리스트 역시 활용되지 않았다. 비상 연락망에는 안전관리책임자 연락을 우선하도록 강조하지만, 실제 선장은 습관적으로 해무 부서장에게 우선 연락하였고 거주 구역의 환기 차단은 이루어졌으나 기관실의 환기 차단은 이루어지지 않는 등 절차적 실수가 발생하였다.

둘째, 최신화가 미흡한 비상 절차 관련 지침서가 확인되었다. 선박에서 사용하는 비상 연락망, 비상대응 장비 보관 장소 등 관련 지침서가 보관 장소에 따라 최신화가 일관되지 않아 보고 대상의 누락 및 장비 수집과정에서 혼선이 나타났다. 특히 최신화가 미흡한 지침서는 공용장소에서 게시물이 아닌 현장에서 보관하는 비상 지침서나 안전설비의 설명서에서 확인되어 비상대응 시 현장에서 혼란을 증폭시킬 수 있다. 이는 지원요청의 지연을 유발하고 결국 지원요청의 포기로 이루어질 수 있다고 판단하였다.

셋째, 실시간 상황정보의 공유체계가 필요하다. 시나리오상 비상 연락망이 연결, 유지되어야 하는 부서와 협력사가 많고, 화물화재의 경우 즉각적인 판단 지원이 요구되므로 동시에 많은 정보를 공유할 수 있는 통신 방법이 필요하다고 판단하였다. 일반적으로 선상 대응팀과의 정보공유는 음성의 위성 전화와 사진 등의 데이터 전송을 위한 이메일 또는 팩스로 구성된다. 하지만 이러한 방법은 실시간, 대용량의 정보공유에는 한계가 있다. 육상 지원팀의 지원 노력에도 불구하고 정확한 선상 상황 및 주변 환경에 대한 정보 부족으로 선상 대응팀의 즉각적인 지원이 어렵다고 판단하였다. 육상 지원팀은 비상대응에 대하여 적극적인 개입과 신속한 상황판단을 위해 텍스트와 사진 그리고 실시간 영상 전송이 가능한 Line, WhatsApp 등의 모바일 메신저를 활용한 인스턴트 메시징 서비스를 활용하는 방안도 검토할 필요가 있다고 제시하였다.

넷째, 선상 대응팀의 현존 소화장비의 활용이 미흡하였다. 화재진압 시 현장 지휘자인 일등항해사가 보호구 없이 갑판에서 선상 진압팀과 선상 지원팀을 지휘하였다. 그러나 실제 화재 시에는 독성 가스의 노출과 화재로부터의 위험이 동시에 발생할 수 있으므로 SCBA가 포함된 보호장비 없이 현장 지휘를 수행하는 것은 안전을 저해할 수 있다. 또한 선상 팀 간 통신장비도 적절히 활용하지 못하였다. 선상 진압팀과 선상 지원팀은 화재진압용 무전기가 제공되었지만, 훈련 시 무전기의 테스트, 사용 채널 확인, 실제 사용 등 적절한 사용이 관찰되지 않고 이전의 훈련 방식인 구명줄을 당기는 횟수 또는 작업용 수신호에 의존하였다. 그러나 선상 진압팀이 화재 지점에 접근할수록 현장 책임자나 선상 지원팀은 안전거리와 시야 제한으로 동행하기 어려우므로 선상 팀 간 그리고 현장 지휘자의 의사소통을 위해 화재진압용 무전기의 활용이 필수적이라고 판단하였다.

다섯째, 외부 지원요청 및 육상 지원팀 연계가 부족하였다. 계류 중 화재는 항만으로부터 여러 지원이 가능하지만, 선장은 육상지원 및 선사 지원을 적절히 요청하지 못하였다. 선박의 화재는 긴급한 비상 상황으로 선장의 올바른 판단과 빠른 결단이 필요하다. 이를 위해 선사는 선장에게 최우선적인 권한을 갖도록 규정하고 선장을 지원하기 위하여 복원성에 관련하여 일본해사협회의 비상 기술지원 서비스, 화물 위험성에 대하여 일본해사검정협회의 물리·화학 평가 지원 서비스 등을 제공할 수 있으나 선장은 이러한 지원 가능 사실에 대하여 정확히 인지하지 못하고 있었으며 오직 경험적인 판단으로 화재진압 전술, 진압 포기, 퇴선의 결정, 퇴선의 방법 등을 단독적으로 판단하였다. 선장의 우선 권한에 따라 이러한 결정은 당연히 수용해야 하나 시간적 여유가 확보되는 국면에서 대응의 진행 방향 및 사후 처리를 위해 선사나 전문기관의 의견교환도 필요하다고 판단하였다.

7. 논 의

7.1 화물 상호반응의 대응방안

화물 상호반응으로 화물 온도가 급격히 상승하는 상황에서 선상 대응팀과 육상 지원팀은 동일한 위험을 인지하면서도 대응의 우선순위가 상이함을 확인할 수 있었다. 선상 대응팀은 즉각적인 열 제거와 압력관리에 중점을 둔 반면, 육상 지원팀은 상호반응이 선상에서 제어의 한계를 강조하며 조기발견과 초기조치에 중점을 두었다. 이 차이는 견해의 대립이라기보다 각 집단의 역할과 책임에 따라 합리적이라 볼 수 있다.

선상 대응팀의 검토와 같이 감시 센서는 이상 상태를 사후적으로 포착하는 한계를 가진다. 따라서 육상 지원팀의 세밀하고 단계적인 모니터링을 통해 이상 징후를 조기에 감지하고 최악의 단계로 발전하는 것을 막기 위해 선상 대응팀의 물리적인 화물 온도 저하를 위한 화물창으로의 주수 방법을 적용하여 연계한다면 가장 좋은 방법이 될 수 있을 것이다. 예로, 육상 지원팀이 언급한 온도센서의 세분화뿐만 아니라 높이 조절이 가능한 UTI를 활용하여 화물창 내 여러 높이에서 온도를 확인하고 최대 온도, 최대 압력 경보에 의존하는 것보다 선박에서 임의로 설정할 수 있는 Variable Alarm을 통해 단계적 알람을 구성함으로써 최대 설정치 도달하기 전에 이상 상태를 미리 감지하고 선사 보고 및 면밀한 감시체계를 조기에 개시할 수 있을 것이다. 그 후 선상 대응팀의 발라스트 탱크 등을 이용한 간접 열교환을 우선적으로 적용하고 최악의 상황을 방지하기 위한 최종 수단으로 화물창 직접 주수를 검토할 수 있을 것이다. 다만 화물창으로의 주수는 추가 위험성을 수반할 수 있으므로 선사 및 협력사와 충분한 정보공유를 전제로 절차화되어야 한다. ISM Code는 잠재적 비상 상황에 대비한 대응절차의 수립을 요구하므로 관련 절차는 선사의 비상대응에 반영될 필요가 있다. 또한 선박 주변 환경, 화물의 특성 및 환경오염 위험 정도에 따라 IBC Code의 과산화수소 용액의 비상시 화물 선외 투기에 관한 규정과 유사하게 화물 투기(Cargo Jettison)의 절차 역시 고려할 수 있을 것이다.

7.2 시나리오에 따른 훈련 후 발견된 개선방안

선상 대응팀과 육상 지원팀의 사후검토를 종합하면 개선과제로 첫째, 선사 지침서의 현장 적용 과정에서 운용절차의 불명확성, 둘째, 위험화물 화재에 대한 대비 설비가 부족한 선박 설비의 취약성, 셋째, 선상 위험화물 화재진압 전술의 필요성이 도출된다.

첫째, 선사 지침서의 현장 적용 과정에서 운용절차의 불명확성은 선상 대응팀이 검토한 화물작업의 명확한 운영체계의 필요성, 위험화물 화재 교육의 미흡, 계류 중 육상 퇴선의 제약 중 절차적인 측면 그리고 육상 지원팀이 검토한 훈련 중 체크리스트 미활용, 최신화가 미흡한 비상 절차 관련 지침서, 외부 지원요청 및 육상 지원팀 연계 부족으로 구성할 수 있다. 이는 항만에서 화물작업은 복잡하고 비상대응은 동시다발적인 작업이기 때문에 선원 개인의 작업 이해에 의존하기보다 지침서의 절차 기반 감시와 확인 체계를 명확히 설계하고 구축해야 한다.

선사의 지침서는 국내외 규정과 산업지침을 준수하기 위해 작성되지만 동시에 선사, 선박 및 선원의 특성이 충분히 반영되어야 한다. 최근 많은 선사가 아차사고의 중요성을 인식하고 발굴하는 것과 유사하게 선사만의 고유한 모범사례를 축적하여 독창적이고 실행할 수 있는 지침서로 고도화해야 한다. 예로, 선사만의 밸브 조작 시 보고요령의 표준화, 화물제어실에서 밸브 상태 기록 방식의 통일 그리고 이러한 작업의 전체적인 순서화 등이 있다. 그리고 안전관리책임자의 연락처 등 핵심 번호를 통신장비에 미리 지정된 단축번호로 설정하고 이 버튼을 상징적이며 확연히 드러나는 붉은색으로 표시하는 등 선사 차원의 표준화를 통해 긴박한 상황에서 소요 시간과 인적 오류를 줄일 수 있다.

선사가 제공하는 지침서는 선원의 경험 부족을 보완하고 정확한 상황판단과 의사결정을 지원하는 방향으로 설계되어야 한다. 계류 중 위험화물 화재는 발생 가능성은 작지만 일반 선박 화재와 달리 2차 폭발과 항만의 재난으로 확대될 위험이 커 즉각적인 통제와 선박과 항만의 동시 대응이 요구된다. 이 과정에서 제한된 시간과 높은 압박 속에서 부정적인 상황인식과 의사결정 부담이 증가하여 결국 인지적, 심리적 과부하로 인한 판단 저하가 발생할 수 있다. 선상 대응팀이 경험해보지 못한 과부하 상황에서 단순히 절차의 준수를 요구하기보다 절차 준수 부담을 낮추고 작업 흐름을 유도할 수 있도록 설계하는 것이 효율적이다. 예로 퇴선 장소에 부착된 포스터형 체크리스트, 외부 통로 출입문에 화재 시 호흡보호구가 필요할 수 있다는 경고 표지, 소집장소에 육·해상 퇴선 절차를 도식화한 포스터 등을 활용할 수 있다.

이러한 지침서의 절차체계는 최신화되어야 한다. 지원업체의 변경, 항만별 통신 체계 차이에 따라 항만 화재 시 연락처나 통신 방법 달라질 수 있다. 화물 책임자는 화물작업의 하나로 관련 정보를 최신 상태로 유지하고 선사의 지침서에는 변경 발생시 수정 절차까지 포함해야 한다.

또한 지침서의 절차에 따라 행동할 수 있는 직책별 전문교육이 필요하다. 지침서는 선상에서 수행하는 작업에 대해 선원이 안전하고 일관되게 행동하도록 만드는 도구로 전 선원에게 적용되지만, 직책과 책임에 따라 수행해야 하는 업무의 종류와 범위가 상이하므로 교육 역시 차등 적용되어야 한다. 특히, 선박의 외부 통신은 대표성을 지닌 관리자급이 수행하며 화재와 같은 비상대응의 외부 통신에는 높은 수준의 의사결정능력이 요구된다. 따라서 관리자급은 사전에 결정된 연락체계, 표준화된 통신 방법, 대외 보고요령 등에 대한 별도 전문 교육이 필요하다. 예로 화재 시 선사나 선급 등에서 받을 수 있는 지원 항목과 방법, 계류 중 화재에서 육상지원 요청 절차 등에 대하여 관리자급 교육에 포함하고 승선 전 브리핑에서 최신 내용을 재확인할 필요가 있다.

둘째, 위험화물 화재에 대한 대비 설비가 부족한 선박 설비의 취약성이다. 이것은 선상 대응팀이 검토한 소집장소와 구명정 진수구역의 적절한 방호 필요성, 계류 중 육상 퇴선의 제약 중 구조적인 측면, 화물제어실 중심의 지휘를 고려한 대외 통신설비 확충 필요로 구성할 수 있다. 이러한 취약성은 시나리오에 따른 피해 예측 결과에서 명확하게 나타난다.

가연성 화물 유출 시 광범위한 위험구역이 형성되며 폭발 시 물리적인 영향으로 인해 소화나 퇴선이 어려울 수 있다. 예측 결과 가연성 증기 범위에서 60% LEL의 위험구역은 풍향에 따라 선폭을 넘어 육상 터미널 매니폴드까지 포함할 수 있어 육상 연쇄 화재로 확대될 수 있고 10% LEL의 위험구역은 화물구역 전반 또는 항만 연결 시설까지 포함할 수 있어 육상 소방대의 접근을 지체시킬 수 있다. 독성 범위에서 풍향에 따라 PAC-3의 범위는 거주구역을 포함할 수 있어 외부 급기에 주의가 요구되며 PAC-2 범위는 모든 갑판과 육상 터미널도 일부 포함할 수 있어 퇴선 시 호흡보호구가 필요하다. PAC-1 범위는 항만 시설과 인접 터미널의 타 선박까지 포함할 수 있어 항만 전체의 인명 안전조치가 필요하다. 특히 폭발하였을 경우 풍향에 따라 그 영향은 선폭을 넘기 때문에 갑판을 분단시켜 선원이 분리되고 이동을 제한하는 악영향을 끼칠 수 있다. 그리고 가연성 증기 및 독성 가스는 그 자체의 위험성뿐 아니라 보호복 착용, 가스 농도 확인 등 추가 조치를 요구하여 절차를 복잡하게 만들고 심리적 작업 부담을 증가시킨다.

비상 상황 시 방호가 가능한 탱커의 거주구역은 SOLAS 협약에 따라 화물창의 후방에 존재하여야 하며 IBC Code에 따라 어떤 화물창도 거주구역의 앞쪽보다 뒤쪽에 위치할 수 없다. 이러한 규정에 따라 케미컬 탱커는 선미선교형 배치가 일반적이다. 그러나 육상으로의 접근로가 형성되는 갱웨이는 도선사 승선을 고려하여 SOLAS 협약에 따라 선박의 평행부 내, 가능한 한 중앙부에 설치된다. 즉 갱웨이는 화물구역 내에 설치되기 때문에 선박의 중앙에 위치한 매니폴드에서부터 화물창의 끝단까지의 범위에서 화재가 발생할 경우 갱웨이 접근이 불가능할 수 있다. 시나리오에 따른 피해 예측 결과에서도 풍향에 따라 갱웨이가 PAC-3 위험구역 또는 60% LEL의 범위에 포함될 수 있어 갱웨이를 통한 항만으로 탈출은 실질적으로 제한될 가능성이 있다. 또한 모든 선원의 비상 배치를 위한 소집장소는 SOLAS 협약에 따라 생존정의 승정 위치에 가깝게 배치되어야 하고 소집 인원을 수용할 수 있는 충분한 공간이 요구된다. 그리고 해상으로의 탈출을 위한 구명정은 안전한 진수를 위해 방해물이 없는 공간이 요구되므로 일반적으로 개방된 장소로 정해진다. 그러나 이러한 특성에 따라 위험화물 화재 시 소집장소와 구명정 진수구역은 가연성 증기 및 독성 가스로부터 보호받기 어렵다. 시나리오 피해 예측에서도 3.5 psi 이상의 과압은 28m 범위에 걸쳐 발생하여 소집장소와 구명정 진수구역은 근소하게 벗어났지만 다른 가연성 화물일 경우 과압과 비산물로부터 보호할 수 없을 수도 있다. 실제 2004년도에 발생한 Bow Mariner의 폭발 후 침몰 사고의 경우 가스 프리 중 화물창 폭발로 인해 구명정 설비가 파손되어 많은 선원의 사망사고로 이어졌다(USCG, 2005). 독성 가스의 경우 IBC Code는 개인용 탈출 호흡구를 요구하므로 이를 착용하고 소집할 수 있도록 일반 화재와는 구별할 수 있게 비상경보 단계부터 선외 대기 상태 정보를 제공하는 절차가 포함되어야 한다.

이러한 환경에서 안전한 소집과 탈출을 위해 예로, 소집장소나 구명정 설비, 퇴선로 등 중요 장소에 대해서는 육상의 위험물안전관리법의 방화벽과 유사한 방호벽을 설치하여 물리적인 방호시설을 설치해야 한다. 하지만 선박은 위험물 보관이 목적이 아닌 해상운송을 목적으로 하며 선체 공간이 한정되어 있어 물리적인 방호시설을 설치하기 어렵다. 그러나 IBC Code에서 요구하는 개인용 탈출 호흡구와 유사하게 개인용 화재보호복을 제공한다면 안전한 퇴선이 가능할 것이다. 비록 선박에 전체적인 물리적 방호벽의 설치는 어렵겠지만 노천갑판의 황천용 대피소(Shelter)와 같은 국부적인 방호소를 설치한다면 비상시 유용한 대안이 될 수 있을 것이다. 그리고 IBC Code는 구명정 설비와 소집장소에 대해 화염 및 열복사로부터 특별한 보호 수단을 명시하지 않지만, 가연성 화물로 인한 화재 시를 대비하여 IGC Code의 구명설비와 소집장소에 대한 물 분무 장치 등의 유사한 보호 수단의 설치를 검토할 필요성이 있다. 만약 고농도의 가연성 증기 또는 독성 가스가 예상될 경우를 대비해 대체 소집장소를 선내로 설정해야 할 것이다.

선박의 구조적인 측면에서 방호 설비 외에도 통신설비의 위치에도 취약성이 있다. 선박에서 통신장비는 선교에 집중하여 구성된다. 많은 통신장비는 항해 장비와 연관되어 선박 및 육상 간 의사소통 및 정보통신이 이루어지며 비상시 즉각적인 조난신호 발신을 위해 GMDSS 규정에 맞추어 선박이 조종되는 선교에 설치하게 된다. 그러나 계류 중 화물 작업은 화물제어실에서 화물창 감시와 이송장비 운용을 통해 수행된다. 계류 중 화물화재가 발생하면 화물제어실에서 화물창의 온도, 압력 감시는 물론 화물창의 이너팅(Inerting)이나 퍼징(Purging)과 같은 화재 확대 방지 조치가 이루어지고 폭발로 인한 선체 손상 시 복원성 회복을 위한 평형수 작업도 수행된다. 이러한 특징에 따라 계류 중 위험화물 화재에서는 화물제어실이 사실상 지휘부 역할을 수행할 가능성이 크다. 하지만 화물제어실에는 항만통신용 VHF만 제공될 뿐 선사와의 통신을 위한 설비가 제공되지 않는다. 다양한 비상 상황에는 선교 화재 및 통신장비의 불능까지 고려해야 하므로 통신장비의 이원화와 화물제어실 지휘기능 강화를 위해 화물제어실에도 핵심적인 외부 통신장비 시스템이 설치될 필요가 있다.

셋째, 선상 위험화물 화재진압 전술의 필요성은 선상 대응팀이 검토한 선내 소화 장비의 현대화, 육상 지원팀이 검토한 현존 소화 장비의 활용 미흡, 물 반응성 화물에 대한 소화 전술의 제약 그리고 실시간 상황정보의 공유체계의 필요로 구성할 수 있다. 선상 대응팀과 육상 지원팀의 사후검토는 표면적으로 상반되어 보일 수 있으나 공통적으로 선상 위험화물 화재의 특수성을 고려할 때 일반화재 진압 전술은 적합하지 않고, 이에 부합되는 진압 전술과 장비 체계 그리고 정보공유가 필요하다는 것을 시사한다.

일반화재의 경우 가용할 수 있는 모든 자원을 집중 투입하여 적극적인 화재진압을 목표로 하는 전술이 주로 적용되지만(NFSA, 2017) 위험화물 화재의 경우 즉각적인 진압이 아니라 확산과 폭발을 억제하는 통제 중심의 목표를 우선한다. 국제해사기구의 EMS Guide에 따르면 위험화물 특성에 따라 원거리 방호와 냉각에 집중하며 화재를 제어하는 방어적 전술 또는 일부 화물의 경우 통제된 환경에서의 연소가 합리적인 선택이 될 수 있음을 제시한다(IMO, 2024b). 특히 물과 반응성 화물의 경우 대형화재에서 화재진압을 목적으로 접근하기보다는 통제를 목적으로 소량의 물을 활용하는 전술 선택이 필요하다. 그러므로 지침서의 위험화물 화재진압 전술은 독성화물의 유출 상황과 마찬가지로 최소한의 인원 투입, 현장 책임자와 선상 대응팀 간의 의사소통, 육상 소방서의 지원과 연계가 필수적인 상황임을 전제로 장기적인 통제가 가능한 구조로 설계되어야 한다.

방어적 전술에서 화재진압 장비는 고립된 환경에서 제한된 수량으로 장시간 운용되므로 성능 자체뿐만 아니라 지속적인 운용성도 확보되어야 한다. 해상환경에서는 장비의 실효성이 휴대성, 효용성보다 내구성, 정비성, 소모품의 소요율과 보관수명, 대체 또는 중복 확보 여부가 중요하고 탱커의 특성상 각종 규정과 인증에 따른 설계 및 시험 기준을 만족해야 한다. 그리고 현실적으로 상용화된 개인 보호구 중 소방용 방화복 수준의 보호 성능과 독성물질로부터 밀폐형 보호복 수준의 보호 성능을 동시에 충족하는 상용 제품은 제한적인 것처럼 장비 체계는 현실적인 제품 가용성도 고려되어야 한다.

소수의 선상 대응팀 인원으로 변화하는 화재 현장에서 무선통신 장비만을 사용하기보다는 수신호, 로프의 당김, 신체의 터치 등 감각 기반의 의사소통이 수단이 효과적일 수 있다. 화재 현장에서는 주수 장치, 펌프 등의 소음과 경보음으로 배경 소음이 크고, 선원은 팀을 이루며 이동하면서 무거운 보호장비를 착용해야 한다. 특히 호흡보호구 착용 상태에서는 발성이 어려워 음질 저하, 의사소통의 단절 또는 오해가 발생할 수 있다. 반면에 근거리에서의 감각 기반의 의사소통은 소음의 영향이 적고 짧고 반복적인 지시나 즉각적 행동이 필요한 전술 수정 상황에서는 전달 속도와 확실성을 높일 수 있다(Takacs and Juhasz, 2022). 원거리의 의사소통을 위한 무선통신 장비와 환경에 따른 감각 기반의 의사소통은 상호보완적으로 사용해야 하며 이러한 의사소통은 표준화와 반복훈련이 필요하므로 선사의 지침서에 포함되어야 한다.

위험물 화물화재는 선상 대응팀만으로 진압 또는 통제하기 어려운 경우가 많아 폭발의 징후 감지, 퇴선 결정 등 선박 및 선원 보호를 위한 핵심 정보는 전문가 및 관계자와 검토되어야 한다. 그러나 육상 지원팀은 선상 대응팀의 과부하적인 상황을 예상하여 적극적인 연락을 유지하기보다는 행동 후 상황 보고에 의존하게 된다. 특히 계류 중 화재에서는 화재진압을 위한 전술이 항만 소방 책임자와 공유되어야 하며 선장의 의사결정 지원과 항만 소방서와의 연계를 위해 지속적인 정보 교환이 필수적이다. 그러나 기존의 이메일, 음성통신 및 팩스 중심의 통신 체계는 현장에서 발생하는 방대한 정보를 공유하기에는 한계가 있다. 현재 항만과 선박에서도 인터넷 접속이 가능한 경우가 늘고 있으므로 휴대가능한 스마트폰 기반 인스턴트 메시징을 활용하면 복수의 관계자들과 실시간의 공통적인 상황인식이 가능할 것이다. 예로 화주 검사인 SIRE 2.0에서 본질안전형 태블릿을 활용해 사진 기반 정보를 선상에서 사용하고 있는 사례는 텍스트 중심의 정보공유보다 사진 기반 공유가 정확하고 객관적인 판단에 유리하며 의사결정과 피드백에 대한 속도를 높일 수 있음을 보여준다. 아울러 이러한 디지털화된 기록은 기록관리와 사후 조사에도 유용할 수 있다. 다만 공식기록으로의 형태, 선사 민감정보 포함 여부, 접속관리 등의 보안 측면에서 운영상 주의가 필요하므로 승인된 플랫폼 선정과 절차 및 권한 관리체계가 병행되어야 할 것이다.

8. 결 론

선박은 각종 장비의 밀집 배치와 폐쇄적 구조 그리고 열전도율이 높은 강재 구조로 인해 화재 발생 시 2차 화재 위험으로 확대될 위험이 크며 진화 역시 어렵다. 탱커의 경우 화물 화재로 이어질 수 있으며 케미컬 탱커는 화물의 특성에 따라 이러한 위험성은 더욱 커질 수밖에 없다. 특히 계류 중 위험화물 화재는 항만 차원의 대형화재로 확대될 가능성이 크다. 이러한 위험성을 제어하기 위해 국제규정에 따른 훈련 요구사항이 마련되어 있으나 대부분 모든 선박에 공통적으로 적용되는 최소 요건과 정례 실시 중심으로 제시되어 훈련의 실효성 및 성과 평가에 대한 구체적 기준은 제공되지 않는다. 훈련은 실제 발생할 수 있는 비상사태를 가정하여 실시함으로써 선원의 외적 대응 능력과 내적 통제 능력을 향상시킬 수 있다. 효과적인 훈련을 위해서는 현실적인 시나리오 설계가 중요하며 케미컬 탱커의 경우 OCIMF의 TMSA를 활용하여 향상된 시나리오를 설계할 수 있다. 특히 선사 및 관련기관이 참여하는 테이블탑 훈련은 예상 피해와 대응 결과를 구체화하고 사전에 고려하지 못한 변수가 실제 대응 성과에 미치는 영향을 체계적으로 비교 및 평가할 수 있다. 이러한 효과를 극대화하기 위해 사후검토는 필수적이며 훈련 경험을 학습으로 전환하고 실제 사고 대응과의 차이를 객관적으로 도출해 조직에 공유하는 중요한 절차이다.

본 연구는 케미컬 탱커를 대상으로 대한민국 울산에서 발생한 스톨트 그로엔랜드 폭발사고를 참고하여 계류 중 위험화물 화재 시나리오를 구성하였다. 이를 바탕으로 TMSA의 테이블탑 훈련을 수행한 뒤 사후검토를 실시하였다. 선상 대응팀은 시나리오와 동일한 사고가 발생하였을 경우 직접적인 화물창으로의 해수 주입과 보조적인 평형수 탱크 및 화물 가열관을 통한 간접냉각이 효과적이라고 판단하였다. 그리고 훈련을 통해 첫째, 화물작업의 명확한 작업체계의 필요성, 둘째, 소집장소와 구명정 진수구역의 적절한 방호의 필요성, 셋째, 위험화물 화재에 대한 교육의 미흡, 넷째, 선내 소화 장비의 현대화, 다섯째, 계류 중 육상 퇴선의 제약, 여섯째, 화물제어실 중심의 대외 통신설비 확충, 일곱째, 물 반응성 화물에 대한 소화 전술의 제약을 도출하였다. 육상 지원팀은 동일한 사고가 발생하였을 경우 선원에 의한 제어가 어렵기 때문에 조기발견과 초기조치가 중요하다고 판단하였다. 또한 훈련을 통해 첫째, 훈련 중 체크리스트의 미활용, 둘째, 비상 절차 관련 지침의 최신화 미흡, 셋째, 실시간 상황정보의 공유체계의 필요성, 넷째, 선상 대응팀의 현존 소화장비의 활용 미흡, 다섯째, 외부 지원요청 및 외부 연계의 부족을 도출하였다.

시나리오의 결과인 선박의 피해를 예상하기 위해 화학물질 사고 피해 예측 프로그램인 ALOHA를 통해 가연성 증기의 분포, 폭발 시 영향 범위, 독성 증기 분포의 위험구역을 산정하였다. 다만 선박의 피해구역을 설정하기 위해 주된 화물인 n-Butyl alcohol이 100°C로 가열된 상황에서 누출량을 중심으로 그 피해를 추정하는 것으로 한정하였다. 분석 결과 갑판에서 화물 증기가 누출되면 가연성 증기 위험구역의 범위는 풍향에 따라 60% LEL 약 44 m, 10% LEL 약 120 m까지 형성되는 것으로 나타났다. 점화원이 발생하는 상황을 가정할 경우 1 분 순간 방출에 따라 건물 파손 수준의 8.0 psi 이상의 과압은 형성되지 않았으나 선원 상해나 시설물의 손상이 발생할 수 있는 3.5 psi 이상은 약 28 m 범위에서 형성되었다. 독성의 영향은 PAC-3의 경우 49 m, PAC-2의 경우 182 m, PAC-1의 경우 652 m의 범위로 형성되었다.

선상 대응팀과 육상 지원팀의 시나리오상 동일한 사고가 발생하였을 경우 사후검토를 분석한 결과 선상 대응팀은 열 제거와 압력관리를, 육상 지원팀은 조기탐지와 초기조치를 각각 강조하였다. 이는 역할에 따른 합리적인 차이로 해석되며 이 두 방안을 결합한 단계적 대응체계 구축이 효과적이다.

사후검토를 통해 실제 계류 중 위험화물의 화재대응을 위한 개선과제와 개선방안은 다음과 같다. 첫째, 선사 지침서의 현장 적용 과정에서 운용절차의 불명확성에 대해 선사, 선박 및 선원의 특성이 반영된 지침서가 필요하고 이러한 지침서는 선원의 경험 부족을 보완하고 상황판단과 의사결정을 지원하는 방향으로 설계해야 하며 최신화가 유지되어야 한다. 또한 이를 수행할 수 있도록 차등된 전문 교육이 필요하며 특히 관리자급의 의사소통 교육이 강조되어야 한다. 둘째, 위험화물 화재에 대한 대비 설비가 부족한 선박 설비의 취약성이다. 이러한 취약성은 육상 연쇄 화재 가능성, 육상 소방대 접근의 어려움, 퇴선 시 호흡보호구의 필요성, 항만 전체의 인명 안전관리의 필요성, 폭발 시 선원의 고립 및 이동 제약 등 피해 예측 결과에서 명확하게 나타난다. 이에 따라 소집장소와 구명정 설비 및 진수구역은 방호시설이나 개인용 화재보호복과 유사한 보호구가 필요하며 대체 소집장소의 선내 배치도 고려해야 한다. 선체 구조적으로도 통신장비가 선교에 집중되어 통신장비의 이원화 및 화물제어실에서의 지휘 기능 강화를 위해 외부 통신설비의 확충이 요구된다. 셋째, 선상 위험화물 화재진압 전술의 필요성이다. 위험화물 화재는 일반화재의 즉시 진압보다 확산, 폭발의 억제 중심의 방어적 전술이 우선시되기 때문에 장시간 운용 가능한 장비체계와 원격과 근접을 위한 표준화된 의사소통이 병행되어야 한다. 그리고 항만 소방 책임자와 선사 지원을 포함한 다자간 정보공유를 위해 사진과 영상 기반의 플랫폼을 도입하여 상황공유가 가능해야 한다.

본 연구는 케미컬 탱커의 계류 중 위험화물 화재에 대응하기 위한 테이블탑 훈련을 통해 실제 위험화물 화재에서 취약점을 찾고 개선방안을 도출하고자 하였다. 이는 훈련의 실효성과 성과 평가가 미비할 수 있는 현재 규정에서 스톨트 그로엔랜드 폭발사고를 참고한 시나리오를 설계하여 테이블탑 훈련을 통해 종합적인 선원과 선사의 대응을 확인하고 사후검토를 통해 현장에서 발견된 취약점과 대응력 향상에 필요한 개선방안을 구체화하였다. 절차적 취약성에 대해 실제 선사에서 실행할 수 있는 개선방안을 제시하고 위험화물 화재진압 전술과 장비 체계의 개선 방향을 도출하였다. 더불어 정량적인 피해 예측 결과를 통하여 선박 구조적인 제약과 개선 필요성을 확인하고 개선방안을 제시하였다. 이러한 결과는 현장 관점에서 선원 교육기관의 내실화, 선사의 비상대응 지침서의 고도화, 시나리오 중요 변수 확인 그리고 항만 사고 확대를 예방하기 위한 비상대응 체계 개선에 활용될 수 있을 것이다.

다만 본 연구는 하나의 특정 사고사례를 기반으로 시나리오를 설계하여 화물의 위험 특성, 선박의 제원, 선원 및 선사의 운영체계 등 조건 차이에 따라 모든 계류 중 위험화물 화재에 적용하는 데 한계가 있다. 또한 화학사고 피해 예측 프로그램에서 특정 조건을 기반으로 수행되었고, 복잡한 환경요인을 충분히 반영되지 않았다. 추후 국제규정 및 산업 표준에 따른 표준화된 선박 및 육상 시설 조건을 적용하여 다양한 시나리오와 환경에서 추가 검증이 필요할 것이다.