이 글의 목적은 맨홀과 같은 밀폐공간에서 작업하기 전 필수적으로 확인해야 하는 산소농도 기준을 정리하고, 산소농도 측정 절차·환기 계산·출입 통제·비상구조 체계를 현장에서 바로 적용할 수 있도록 실무 중심으로 제시하는 것이다.
1. 맨홀은 왜 위험한가: 밀폐공간 정의와 산소 농도 특성
맨홀은 통풍이 불충분하고 유해가스가 축적되기 쉬운 대표적인 밀폐공간이다. 배수관·오수관·가스관 인접, 유기물 분해, 용접·도장 작업 등으로 산소가 소비되거나 황화수소(H2S)·일산화탄소(CO)·메탄(CH4) 등이 축적되기 쉽다. 산소 농도는 고도나 온도와 무관하게 체적비(Vol%)로 관리하며, 인간 생리 반응은 18% 이하에서 급격히 악화한다. 또한 23.5%를 초과하면 산소 농도 강화 상태로 발화점 저하와 연소속도 증가로 화재·폭발 위험이 커진다.
2. 맨홀 작업 산소농도 기준
현장 적용을 위해 산소농도 구간을 위험도와 조치기준으로 구분한다.
| 산소농도(Vol%) | 상태 | 예상 증상·위험 | 작업 허용 및 조치 기준 |
|---|---|---|---|
| < 16.0 | 중증 결핍 | 수 분 내 의식 소실·혼수·사망 위험 | 출입 금지. 강제 환기 후 재측정. 공기호흡기 없이는 구조도 금지 |
| 16.0 ~ 17.9 | 결핍 | 심박수·호흡수 증가, 판단력 저하 | 작업 금지. 환기 강화 후 18.0% 이상 확인 시에만 출입 |
| 18.0 ~ 22.0 | 권장 범위 | 정상 활동 가능 | 출입 가능. 연속측정기 착용, 환기 유지 |
| 22.1 ~ 23.5 | 상승 주의 | 연소속도 증가, 정전기·스파크 위험 증가 | 화기·용접 금지 검토, 산소원 제거·환기 평준화 후 진행 |
| > 23.5 | 산소 강화 | 발화 위험 극대화 | 출입 금지. 산소 누출원 제거 및 완전 환기 후 재측정 |
3. 측정 장비 선정과 교정·검교정
- 측정기 유형: 다기능 복합가스측정기(산소 O2, 가연성 LEL, H2S, CO 기본)와 연속측정기(개인 휴대용)를 병행한다.
- 센서 종류: 산소 센서는 갈바닉(소모형) 사용률이 높으며 사용 기간과 온·습도 영향이 있다.
- 교정: 현장 투입 전 범프 테스트(알람 반응 확인) → 주기교정(제조사 권장주기 또는 자체 기준) 순서로 시행한다.
- 흡입 방식: 맨홀은 상·중·하 3지점, 수직 다심도(예: 상단 0.3 m, 중간, 하부 15 cm)에서 샘플링 프로브와 펌프로 포집한다.
4. 측정 절차 표준(SOP)
- 작업허가 전 확인: 작업계획서, 위험성평가, 비상구조 계획, 가스측정기 교정기록, 송풍 장비, 삼각대·비계, 회수장치, 공기호흡기 준비를 확인한다.
- 외부 가스 영향 차단: 차량 배기가스, 발전기 배치 위치, 바람 방향을 고려한다.
- 맨홀 덮개 개방: 인양기로 천천히 개방하고 즉시 진입 금지한다.
- 예비 환기: 송풍 덕트로 상부에서 하부로 하향 송풍 또는 하부 배기 형태로 5~10분 이상 예비 환기한다.
- 가스 측정(비접촉): 맨홀 입구에서 프로브를 단계적으로 하강시키며 O2 → LEL → H2S → CO 순으로 확인한다.
- 허용치 판단: 산소 18.0~23.5%, LEL 10% 미만, H2S 10 ppm 미만(자체 기준 설정 가능), CO 30 ppm 미만을 기준으로 삼고, 미달 시 환기·세정 후 재측정한다.
- 연속 모니터링: 입실자 전원에게 개인 경보기(산소·유해가스)를 착용시킨다.
- 주기 재측정: 환기 조건 변화, 공정 변경, 30분 간격 또는 자체 기준에 따라 재측정한다.
| 단계 | 측정 항목 | 허용 기준 | 판정·조치 |
|---|---|---|---|
| 예비 | O2 | ≥ 18.0% ∧ ≤ 23.5% | 미달/초과 시 환기·재측정 |
| 예비 | LEL | < 10% LEL | 10% 이상 시 점화원 통제·환기 |
| 예비 | H2S | < 10 ppm | 초과 시 환기·유입원 차단 |
| 예비 | CO | < 30 ppm | 초과 시 엔진 배기원 제거 |
| 연속 | O2·LEL·독성 | 허용치 유지 | 경보 발생 즉시 대피·원인 제거 |
5. 환기 설계: 필요한 송풍량과 시간 산정
목표는 산소 18.0~23.5% 범위와 유해가스 희석이다. 환기 방식은 하향 송풍(양압), 하부 흡출(음압), 혼합 방식 중 현장 조건에 맞춰 선택한다.
5.1 체적치환 기반 최소 환기시간
맨홀 내 체적을 추정하고 6~12회/시간의 공기교환률(ACH)을 목표로 설정한다.
입력: 직경 D = 1.0 m 깊이 H = 4.0 m 체적 V = π·(D/2)^2·H = 3.1416·0.5^2·4 = 3.1416 m³ ≈ 3.14 m³ 목표 ACH = 12 1/h 송풍기 정격유량 Q = 20 m³/min (명판 기준) 계산: 시간 환산 Q_h = Q × 60 = 1,200 m³/h 요구 환기시간 t = (ACH × V) / Q_h = (12 × 3.14) / 1,200 = 0.0314 h ≈ 1.9 min 보정: 덕트 손실·단락·교반 미흡 고려 보정계수 2~3 적용 → 권장 예비 환기 4~6분 5.2 희석 모델 기반 목표 농도 도달 시간
초기 산소농도 C0=17.0%에서 목표 Ct=20.9%(외기)로 수렴시키는 경우, 혼합 완전가정(완전혼합)을 적용한다.
모형: C(t) = C_out - (C_out - C0)·exp(-(Q/V)·t) 입력: C_out = 20.9(%), C0 = 17.0(%) V = 3.14 m³, Q = 0.3 m³/s (≈ 18 m³/min) 계산: 요구 t = -(V/Q)·ln((C_out - C_t)/(C_out - C0)) C_t = 20.5(%)에서 t ≈ -(3.14/0.3)·ln((0.4)/(3.9)) ≈ 10.47·2.28 ≈ 23.9 s 권장: 층류·사각지대 고려 5~10배 안전계수 → 예비 환기 2~4분 6. 출입 허가제와 인원·설비 통제
- 역할: 작업책임자(허가권자), 감시인(맨홀 외부 상주), 입실자(작업자)로 구분한다.
- 출입 요건: 산소 18.0~23.5% 확인, 가연성 LEL 10% 미만, 독성가스 허용치 미만, 환기 유지, 통신수단 확보, 회수장치 설치, 비상호흡기 비치가 필요하다.
- 점화원 통제: 용접·절단·연마 등 화기 작업은 별도 허가와 가스 연속측정, 불꽃감시자 배치를 병행한다.
6.1 개인보호구(PPE)와 회수장치
| PPE/장비 | 선정 기준 | 비고 |
|---|---|---|
| 호흡보호구 | 허용 범위 미달·미확정 시 공기호흡기(SCBA) | 필터식은 산소결핍에 부적합 |
| 추락 방지 | 전신하네스 + 삼각대/회수 윈치 | 입·출입 수직 이동 필수 |
| 휴대 경보기 | O2, LEL, H2S, CO | 개인 별 1대 |
| 통신 | 유·무선 통신, 가청·시각 경보 | 감시인 상주 |
7. 기록·점검 양식 예시
[밀폐공간(맨홀) 작업허가서 요약] - 위치/호기번호: - 공정/작업내용: - 측정결과(상·중·하): O2: __ / __ / __ % LEL: __ / __ / __ % H2S: __ / __ / __ ppm CO: __ / __ / __ ppm - 측정기 정보: 모델/교정일/범프 테스트 결과 - 환기 방식/유량/시간: __ m³/min, __ 분 - 인원: 입실자 __ 명, 감시인 __ 명 - 비상구조: 삼각대/회수윈치/SCBA 상태 확인 - 허가권자 서명 / 감시인 서명 / 일시: 8. 작업 중 이상 알람 대응
- 개인 경보기 또는 고정식 알람 발생: 즉시 작업 중지 및 수직 이동 경로로 대피한다.
- 감시인은 출입구에서 라인 유지하며 자력 대피를 유도한다.
- 미자립자(의식 상실) 발생 시: 구조자는 공기호흡기·회수장치 없이는 진입 금지하고 회수 윈치로 인양한다.
- 원인 분석: 환기 강화, 오수 유입·발전기 배기·공정 변경 여부 확인 후 재개 판단한다.
9. 빈번한 오류와 예방 팁
- 덮개 개방 즉시 진입: 상·중·하 층상 분리가 있어 상부만 안전해도 하부는 결핍일 수 있다.
- 단일 지점 단회 측정: 시간 경과에 따라 농도 변동이 크므로 주기적 재측정과 연속 모니터링을 병행한다.
- 명판 유량 과신: 실제 유량 확인을 위해 피토관·애너모미터 또는 덕트 길이 단축·굽힘 최소화를 적용한다.
- 엔진 배기 인접: 발전기·콤프레서는 바람 하류에 배치하고 배기 연장 호스를 사용한다.
- 필터식 호흡보호구 오사용: 산소결핍에는 공기호흡기만 유효하다.
10. 사례 기반 적용 시나리오
상황: 우천 후 오수맨홀 정비. 초기 측정에서 O2=17.4%, H2S=8 ppm, LEL=0% 확인되었다. 내부 슬러지 적재가 있고 온도는 25℃이다.
- 예비 환기 10분 수행(하향 송풍 18 m³/min, 덕트 하부 30 cm 도달 확인).
- 재측정 결과 O2=19.8%, H2S=3 ppm, LEL=0%로 개선. 출입 전 개인 경보기 착용·감시인 배치·삼각대 설치.
- 작업 중 30분 경과 후 O2=18.4%로 저하 경향 확인되어 환기 유량을 1.5배 상향하고 5분간 작업 중지.
- 마감 후 10분 추가 환기 실시, 가스 0화 확인 후 복개한다.
11. 교육·훈련 체크리스트
- 밀폐공간 위험성, 산소농도 기준, 가연성·독성가스 특성
- 측정기 범프 테스트 실습, 프로브 샘플링 요령
- 환기 덕트 설치 표준, 단락 방지, 유량 검증
- 출입 허가제 운영, 감시인 역할, 통신·핫워크 연계
- 비상 회수 훈련, SCBA 착·탈 및 사용
12. 현장 표지·라벨링 문구 예시
[맨홀 작업구 출입 표지] - 출입 전 가스측정 필수(O2/LEL/H2S/CO) - 허용범위: O2 18.0~23.5% / LEL < 10% / H2S < 10 ppm / CO < 30 ppm - 감시인 상주, 연속측정기 착용, 회수장치 설치 - 알람 시 즉시 대피, 무장비 구조 금지 FAQ
산소농도 18% 미만이면 필터식 방독마스크로 들어가도 되는가?
불가하다. 산소결핍에는 필터식이 작동하지 않는다. 공기호흡기 또는 송기마스크와 같은 독립 공기 공급식만 허용한다.
측정 시 산소를 먼저 보는 이유는 무엇인가?
산소결핍은 즉시 치명적이기 때문이다. 또한 가연성·독성 센서의 신뢰성도 산소농도의 영향(예: 촉매연소식 LEL)이 있어 우선적으로 확인한다.
환기 유량이 충분한지 어떻게 검증하는가?
재측정 추세로 확인하고, 가능하면 풍속계로 덕트 출구 속도를 측정해 Q=면적×속도로 산정한다. 외부 바람과 덕트 누설을 동시에 점검한다.
우천 직후 왜 산소가 더 낮은가?
유기물 분해 활성 증가와 유입수에 포함된 가스 치환, 상부 개구부 밀폐로 환기 감소가 겹쳐 산소가 소모되기 때문이다.
용접 등 화기 작업을 병행하려면?
산소 18.0~23.5% 유지, LEL 0%에 근접하게 낮추고, 불꽃감시자·소화기·불티 방호포·연속측정기 경보 2중화 등 추가 통제를 적용한다.