밀폐공간의 기초

▣ 용어의 정리

▷밀폐공간

• 환기가 불충분한 상태에서 산소결핍과 유해가스로 인한 건강장해와 화재, 폭발 등의 위험이 있는 장소를 말한다.
• 우물, 수직갱, 터널, 잠함 케이슨, 피트, 맨홀, 탱크, 반응탑, 정화조, 침전조, 집수조 등이다.

▷유해가스

• 탄산가스·일산화탄소·황화수소 등의 기체로서 인체에 유해한 영향을 미치는 물질을 말한다.

▷적정한 공기

• 산소농도 범위 18% 이상 23.5% 미만
• 탄산가스 농도 1.5% 미만
• 황화수소 농도 10ppm 미만수준의 공기
• 일산화탄소 농도 30ppm미만

▷산소결핍

• 공기 중의 산소 농도가 18% 미만인 상태이다.

▷산소결핍증

• 산소가 결핍된 공기를 들이마십으로써 생기는 증상이다.

▷위험 공기

• 근로자가 자신을 구출할 능력을 상실하거나 무능력, 사망에 빠질 수 있는 수준의 실내 공기를 말한다.
• 폭발 하한치 10%를 초과하는 가연성 가스, 증기 또는 미스트를 함유하고 있다.
• 열소성 분진의 농도가 폭발 하한치에 달하거나 초과한다.
• 산소 농도가 18% 미만이거나 23.5% 이상이다.

▷질식

• 생체 또는 조직의 산소 결핍이나 탄산가스 과잉으로 일어나는 상태이다.

▷질식제

• 조직 내의 산화작용을 방해하는 화학물질이다.

▷단순질식제

• 가스 그 자체에는 독작용이 없지만 공기 중에 많으면 산소분압을 떨어뜨려 조직에 필요한 산소 공급 부족을 초래하는 물질을 말한다.
• 수소H2, 질소N2, 헬륨He, 메탄CH4, 에탄 C2H6, 탄산가스 CO2 등 불활성가스 

▷화학적 질식제

• 혈액 중의 혈색소와 결합해 산소 운반능력을 방해한다.
• 조직 중의 산화효소를 불활성화해 질식작용을 일으킨다.
• 혈액 중의 산소 운반능력을 방해하는 일산화탄소CO, 아닐린, 니트로소아민, 아비산AsH3 등의 가스
• 황화수소H2S, 오존O3

 

▣ 물질의 산화작용에 의한 산소결핍

▷저장용 탠크 등 소재의 산화

• 철재 탱크가 장기간 밀폐되거나 내부에 물기가 있으면 내벽이 산화해 생긴 녹이 탱크 내 산소를 감소시킨다.
• 지하에 매장된 환원 상태의 광물질(황화철을 비롯한 환원상태의 제1철 화합물 함유)은 공기와 접촉할 때 수분이 있으면 쉽게 산화한다. 
• 강재의 보일러, 탱크, 반응탑, 압력용기, 가스홀더, 반응기, 추출기, 분리기, 열교환기, 선창, 선박 이중바닥등의 내부

▷저장 또는 운반 물질의 산화

• 석탄, 강재, 고철 등은 상온에서도 공기 중의 산소를 소비해 산화, 발열되어 녹이 발생한다.
• 탱크, 호퍼, 사일로, 열차 화물칸 등의 내부

▷건성유의 산패

• 아마유, 보일유 등 도료용 건성유는 건조·경화될 때 다량의 산소를 유성분 분자 내에 포집해 결합하며, 동시에 일산화탄소와 알데히드를 방출함으로써 저산소 상태가 된다.
• 건성유, 대두유(콩기름), 유채유와 같은 불포화지방산을 함유한 식물성 식용유는 공기 중의 산소와 결합하여 고화, 변질된다. 
• 건성유로 동장해 환기가 불충분한 장소, 식물성 기름 저장탱크등의 내부

▷건성유란?

• 오동유, 아마인유, 대두유, 탈수 피자마유 등 요오드값130 이상의 식물유. 공기 중에서 산화 중 합에 의해 가교 경화하므로 건조성이 크다.  
• 도료, 오일바니시, 인쇄잉크 등에 사용된다.

 

▣ 미생물의 호흡작용에 의한 산소결핍

▷미생물이 발효하는 탱크, 항온실 또는 양조조 내부

 

▷미생물 증식

• 하수, 오물은 세균 증식에 따른 산소 소비로 이산화탄소, 메탄, 황화수소 등이 동반 발생한다.
• 분뇨, 부니 오수, 펄프액, 기타 부패하거나 분해하기 쉬운 물질을 넣었던 탠크, 선창, 조, 관, 암거, 맨홀, 하수구 또는 피크와 같은 장소

▷식물, 곡물, 목재 등이 호흡작용을 하는 사일로, 야채 항온실, 창고, 선창 등의 내부

 

▣ 기타 원인에 의한 산소결핍

▷냉장·냉동실, 탱크, 보일러, 압력용기, 반응탑과 같은 밀폐된 방의 내부 지하수의 산소 소모

• 지하수에 용존산소가 적을 때 공기 중의 산소를 용해해 산소결핍이 발생
• 수도의 지하 집수지
• 수력발전소의 취수구
• 용수가 풍부한 지하터널이나 맨홀 등의 내부

▷일반 우물에서 복잡한 원인에 의한 산소결핍

• 물로의 산소 용해
• 내부 미생물의 호흡
• 지질에 따른 산소 흡수
• 토사틍에서 산소결핍 유입

 

▣ 인체의 산소소비

-체내의 모든 세포 활동은 혈액으로 공급되는 포도당에서 만들어지는 ATP 형태의 에너지 발생원에 지배되며 그 생성에 산소가 필요하다.

 

-생태 내 각 조직의 산소 소비량은 큰 차이가 있다. 뇌는 산소소비가 가장 큰 장기로서 중량은 1.4kg에 불과하나 소비량은 전신의 약 25%에 해당한다.

 

▷신체의 산소소비량

단위시간의 흡기와 호기의 산소 합량차로 구해진다. 뇌 ·간 ·신 ·심장 ·골격근 에서 신체 산소소비량의 약 80%를 차지한다.

체중이 70kg인 사람의 정상시 산소 소비량은 0.34㎠/100g/분이다.  장기별로는 뇌 47㎠/분, 간 60㎠/분, 신장 17.4㎠/분, 심장 19.2㎠/분 등이다. 30l의 더글러스백에 3분간 호기를 채취하고, 숄란데르(Scholander) 미량가스분석계로 산소 농도를 측정해 1분간의 산소소비량을 계산한다. 저체온하에서는 조직의 혈류가 감소해 산소 수요와 이산화탄소 산생이 저하해서 호흡비가 저하한다.

 

▣ 산소 부족과 생채반응

▷산소결핍에 대한 사람의 반응

 

 

▷산소결핍에 의한 소소농도별 증상

산소농도		영향과 증상
15%	19%	열성적인 업무능력 감소, 신체기능 조절 저하 및 심장, 폐, 순화기장 해인 초기증상 유발
12%	14%	호습수 증가, 맥박 증가, 기능조절 저하, 지각 · 판단력의 손상
10%	12%	호흡이 빠르고 깊에지며 판단력이 저하되고 입술이 파래짐
8%	10%	정신혼미, 어지럽증, 의식상실, 안면창백, 청색얼굴, 구토
6%	8%	8분내 100% 치명적, 6분 내 50% 치명적
4%	6%	40초 내 혼수상태, 경련, 호흡정지, 사망

 

 

 

▣ 무산소 공기 호흡의 위험성

-무산소 공기를 호흡하면 호흡중추의 자극으로 흉부가 확장돼 무산소 공기를 다시 뱉어내는 동작을 할 수 없게 된다.

 

-폐 속에 존재하는 산소는 무산소 공기로 점차 희석돼 폐 내 산소분압이 저하되고 폐 속 모세혈관 내 혈중 산소분압은 상승

하지 않은 채로 뇌에 이송된다.

 

-산소를 다량 소비하는 뇌는 이 순간에 산소분압을 상실하게 돼 활동이 저하 또는 정지된다.

 

-산소결핍증이 심하게 되면 뇌세포가 파괴돼 재생 불능 상태가 된다.

 

-대뇌피질의 파괴가 시작된 단계에서는 구급처치로 생명유지가 가능하나 의식회복은 곤란하며, 상태가 가볍다 해도 후유증이 생긴다.

 

-호흡이 6분 이상 정지되면 소생하기 어렵고, 소생한계 내에서 구조된 경우에 언어·운동장해, 시야협착, 마취, 환각, 건망증, 성격이상 및 노이노제 등의 후유증이 생긴다.

 

-10~20%의 저산소 공기에 장기간 노출된 경우에도 후유증이 생길 수 있다.