본 연구에서는 위험을 등급화하여 검사대상 및 주기를 결정하여 투자비용기 효용성을 높이는 기술의 접근방법을 도입하여, 위험의 정도뿐만 아니라 위험의 양(손실비용)을 평가 할 수 있는 활용 방법을 제시하였다. 위험의 정량화를 위해 가스배관의 손상확률과 영향을 예측하는 방법이 필요한데 손상확률의 경우 사고원인을 굴착공사, 외부부식, 지반침하 및 장치손상으로 구분하였고, 그 각각의 원인에 대해 사고발생빈도를 구하는 방법을 제시하였으며 영향을 예측하기 위하여 가스의 누출시 주로 피해를 유발하는 화제에 대해 사망, 화상 및 건물에 피해를 줄 수 있는 경우 그 피해범위를 산정하는 방법을 제시하였다. 또한, 이 확률과 영향을 결합하여 위험비용을 예측하는 방법과 그 결과를 예시하였는데 이 기술은 경제적인 측면을 고려한 종합적 안전관리 기술로서 위험관리가 중요한 도시가스업계에 적용된다면, 위험을 줄일 수 있는 최적의 위험감소 전략 수립에 유용한 정보를 제공할 수 있다.
본 연구에서는 위험을 등급화하여 검사대상 및 주기를 결정하여 투자비용기 효용성을 높이는 기술의 접근방법을 도입하여, 위험의 정도뿐만 아니라 위험의 양(손실비용)을 평가 할 수 있는 활용 방법을 제시하였다. 위험의 정량화를 위해 가스배관의 손상확률과 영향을 예측하는 방법이 필요한데 손상확률의 경우 사고원인을 굴착공사, 외부부식, 지반침하 및 장치손상으로 구분하였고, 그 각각의 원인에 대해 사고발생빈도를 구하는 방법을 제시하였으며 영향을 예측하기 위하여 가스의 누출시 주로 피해를 유발하는 화제에 대해 사망, 화상 및 건물에 피해를 줄 수 있는 경우 그 피해범위를 산정하는 방법을 제시하였다. 또한, 이 확률과 영향을 결합하여 위험비용을 예측하는 방법과 그 결과를 예시하였는데 이 기술은 경제적인 측면을 고려한 종합적 안전관리 기술로서 위험관리가 중요한 도시가스업계에 적용된다면, 위험을 줄일 수 있는 최적의 위험감소 전략 수립에 유용한 정보를 제공할 수 있다.
In this work, a novel approach was introduced to assess cost of loss resulting from risk as well as to help deciding inspection period through quantifying risk. In order to quantifying risk of city gas pipeline, frequency and consequence analysis were required. The main causes of city gas accident w...
In this work, a novel approach was introduced to assess cost of loss resulting from risk as well as to help deciding inspection period through quantifying risk. In order to quantifying risk of city gas pipeline, frequency and consequence analysis were required. The main causes of city gas accident were analyzed to be digging, external corrosion, ground movement, and equipment failure. Tools to evaluate frequency of each cause was also suggested. Among city gas accidents, fire damage is the dominant one and mainly discussed; fatality, burning injury, and damage to building were estimated using the consequence model suggested. By combining frequency and consequence analysis, evaluating cost of risk management together with calculating example. This work could be applicable for city gas companies to plan how to manage risk most effectively.
In this work, a novel approach was introduced to assess cost of loss resulting from risk as well as to help deciding inspection period through quantifying risk. In order to quantifying risk of city gas pipeline, frequency and consequence analysis were required. The main causes of city gas accident were analyzed to be digging, external corrosion, ground movement, and equipment failure. Tools to evaluate frequency of each cause was also suggested. Among city gas accidents, fire damage is the dominant one and mainly discussed; fatality, burning injury, and damage to building were estimated using the consequence model suggested. By combining frequency and consequence analysis, evaluating cost of risk management together with calculating example. This work could be applicable for city gas companies to plan how to manage risk most effectively.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
가지고 있다. 따라서, 이러한 손상특성 및 환경특성별로 이 특성을 가장 잘 반영할 수 있는 평가모델을 제시하였다.
이 평가방법은 '위험은 비용이다' 라는 관점에서 접근함으로써 비용대비 효용성이 높은 위험감소 전략을 수립할 수 있도록 유용한 정보 즉, 보수 우선순위, 최적의 검사주기 및 방법, 보수 또는 교체 시기 등에 대한 정보도 제공한다. 본 연구에서는 이러한 일련의 노력의 일환으로서 위험에 기초한 평가(Risk-Based Assessment) 방법을 제시하였다.
즉, 보수의 우선순위뿐만 아니라 부식 배관의 잔류수명을 예측하고, 비용대비 효용 측면에서 유리한 검사주기를 제시할 수 있는 기술이다. 따라서, 이 기술이 실제 활용되면 기업의 경영에 많은 도움이 될 수 있으리라 본다.
가설 설정
건물화재로 인한 2차적 인명피해는 인구밀도, 건물내 존재할 확률, 화재시 단위 인구당 사망확률(0.5%가정), 부상확률(1.5% 가정)로 서구하였다. 전체 손실비용을 계산할 때 인명피해와 건물피해는 화재가 발생했을 경우에만 적용되며, 단순누줄일 경우에는 제외된다.
사용하였다. 누출모델은 배관내 유체의 마찰저항을 고려한 정상상태를 가정하였고, 화재모델은 누출지점에서 화염의 방향이 직상부인 제트화재만을 고려하였다. 피해범위는 사망, 부상, 건물착화에 대해서 고려하고 손실 비용 예측은 누출손실, 공급중단, 시설복구, 인명피해, 화재피해를 고려하였다.
도시가스배관 누출의 경우 소누출/대누출/파단의 경우를 가정하였으며 이 경우 손실을 유발할 수 있는 상대적 확률이 ETA을 통해 연구되었다[8]. 사고로 인한 피해영향은 단순누출일 경우에는 원료누출, 보수, 공급중단으로 인한 손실이 나타난다.
복구비용은 소누출, 대누출, 파단의 경우 각각 4백만원, 5백만원 및 1천만원의 정액 비용을 가정한다. 2001년 6월말 기준, 서울의 경우 녹지를 제외한 면적은 352.
사고 데이터를 토대로 지반영향에 의한 손상모드별 상대적 손상확률은 10~20% 소누출, 35~45% 대누출, 35~45% 파단이라 하였다. 여기서는 20% 소누출, 45% 대누출, 35% 파단을 가정하였다[4].
사고 데이터를 토대로 굴착공사 등 외부간섭으로 인한 손상모드별 상대적 손상확률은 소누출 20~25%, 대누출 50 -55%, 파단 20~25% 범위에 있다고 했다. 여기서는 EGIS에서 알려진 대로 소누출 25%, 대누출 50%, 파단 25%로 가정했다 [4].
4Kg/cm2S. 운전되는 400A배관을 가정했으므로 소누출/대누출/파단의 경우 홀 크기를 각각10mm/50mm/400mm로 가정하였으며 누출속도는 다음 (3) ~(5)식을 이용하면 각각 0.01Kg/s, 0.26Kg/s, 4.22Kg/s이다[6]
방법을 활용하였다. 전자에 대한내용은 이전 연구에서 구체적인 예시를 하였으몌[4] 후자의 방법은 DCVG(Direct Current Voltage Gradient)검사를 수행한 후, 굴착을 시행하고 부식결함을 발견하였다고 가정하였다[5], 실제로는 특정 도시가스에서는 DCVG 장비를 가지고 현장에 적용중이나, 축적된 데이터가 부족하므로 타 도시가스의 사례를 바탕으로 평가를 위해 위의 평가대상 배관에 가상적인 상황을 설정하였다.
같은 가정을 한다. 즉 발견된 피복결함 수는 6개소, 굴착결과 부식 결함이 발견된 곳은 1개소, 결함의 크기는 평균깊이 5mm, 최대깊이 6mm, 길이 100mm로 예상하며 부식결함 성장 속도는 0.2mm/년, Pitting결함 성장속도는 0.4mm/년, 결함길이 성장속도는 무시하여 피복 손상부만 부식한다고 가정하였다. 이에 따르면 Pitting Corrosion에 의한 소누출에 걸리는 시간은 다음과 같이 4.
제안 방법
먼저 시나리오(핀홀, 소누출, 파단 등)를 설정하고 각 시나리오에 대해 확률과 빈도를 계산한 다음 이를 곱하여 위험을 산정한다. 그런 다음 모든 시나리오에 대하여 계산된 위험을 더함으로써 총위험을 구한다.
표 2에 본 연구에 사용될 평가모델을 나타내었다. 먼저 확률평가를 위해 선정된 모델을 살펴보면, 부식원인에 대해서는 손상확률이 시간의존성을 가지고 있으므로 구조 건전성 평가법 (Structural Reliability Analysis, SRA)을 사용하였으며, 부가적으로 과거 손상자료 분석법 (Historical Failure Data Analysis, HFDA)을 사용하여 검사자료가 부족하더라도 간단한 평가가 가능토록 하였다. 굴착공사로 인한 손상원인에 대해서는 배관보호를 위한 여러 손상방지대책의 실패 가능성을 분석하는 결함 수목 분석법 (Fault Tree Analysis)을 적용하였다.
배관 특성에 맞는 위험확인, 위험관리, 위험 및 환경 모니터링 절차서로서 12개의 배관운영회사에서 이를 받아들여 위험평가를 수행하였다. 또한, 위험에 기초한 평가방법(Risk-Based Assessment, RBA)은 미국, 유럽을 중심으로 90년대 후반부터 시작하여 최근 5년간 비용/효용분석이 가능하여 검사우선순위 등 위험감소전략 수립에 효과적으로 사용될 수 있다.
본 연구에서는 빈도분석과 영향분석을 통해 위험을 추정하기 위해 먼저 특정 도시가스 회사의 실제 매설구간을 시험구간으로 설정하여 위험을 산정하였다. 평가에 필요한 데이터는 매설 배관의 종류, 매설 연도, 운전조건, 위치, 관경, 매설깊이, 대지(건물)와의 거리등에 대한 정보와 각종 검사자료 및 과거의 결함자료 등이다.
즉, 굴착공사등 외부요인을 평가하기 위해 FTA(Fault Tree Analysis)기법, 부식으로 인한 결함을 평가하기 위해 SRA(Structural Reliability Analysis)기법, 밸브 등 장치의 손상 특성을 평가하기 위해 FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), 사고영향 모델링을 위해 ETA (Event Tree Analysis), 배관의 마찰저항 특성을 고려한 누출모델을 제시하였다.
누출모델은 배관내 유체의 마찰저항을 고려한 정상상태를 가정하였고, 화재모델은 누출지점에서 화염의 방향이 직상부인 제트화재만을 고려하였다. 피해범위는 사망, 부상, 건물착화에 대해서 고려하고 손실 비용 예측은 누출손실, 공급중단, 시설복구, 인명피해, 화재피해를 고려하였다.
환경특성별로 이 특성을 가장 잘 반영할 수 있는 평가모델을 제시하였다.
대상 데이터
산정하였다. 평가에 필요한 데이터는 매설 배관의 종류, 매설 연도, 운전조건, 위치, 관경, 매설깊이, 대지(건물)와의 거리등에 대한 정보와 각종 검사자료 및 과거의 결함자료 등이다.
이론/모형
먼저 확률평가를 위해 선정된 모델을 살펴보면, 부식원인에 대해서는 손상확률이 시간의존성을 가지고 있으므로 구조 건전성 평가법 (Structural Reliability Analysis, SRA)을 사용하였으며, 부가적으로 과거 손상자료 분석법 (Historical Failure Data Analysis, HFDA)을 사용하여 검사자료가 부족하더라도 간단한 평가가 가능토록 하였다. 굴착공사로 인한 손상원인에 대해서는 배관보호를 위한 여러 손상방지대책의 실패 가능성을 분석하는 결함 수목 분석법 (Fault Tree Analysis)을 적용하였다. 지반의 움직임으로 인한 용접부 등의 손상원인에 대해서는 분석의 어려움으로 인해 HFDA법을 적용하였다.
지반의 움직임으로 인한 용접부 등의 손상원인에 대해서는 분석의 어려움으로 인해 HFDA법을 적용하였다. 또한 밸브 등 부속 장치의 손상원인에 대해서는 제품의 신뢰도를 평가하기 위한 방법으로 널리 알려진 고유고장율을 적용한 손상모드별 영향분석법 (Failure Mode Effect Analysis)을 준용하였다.
배관의 길이방향 용접이 한군데 있고 지반 상태가 도로 흑은 평지라면 지반침하로 인한 손상확률은 Hovey and Framer가 제안한 5.5 X10-4 /krrryr을 사용하였다[7]. 사고 데이터를 토대로 지반영향에 의한 손상모드별 상대적 손상확률은 10~20% 소누출, 35~45% 대누출, 35~45% 파단이라 하였다.
6mm), Rupture의 4개의 홀 크기를 가정하였다[3]. 본 연구에서는 여러 가지 사고이력 데이터의 획득 가능성을 검토한 결과, Fearnehough의 분류방법을 선택하였다.
부식원인에 대해서는 검사결과를 사용하지 않는 통계적 방법과 검사결과를 사용한 피복 결함+결함평가 방법을 활용하였다. 전자에 대한내용은 이전 연구에서 구체적인 예시를 하였으몌[4] 후자의 방법은 DCVG(Direct Current Voltage Gradient)검사를 수행한 후, 굴착을 시행하고 부식결함을 발견하였다고 가정하였다[5], 실제로는 특정 도시가스에서는 DCVG 장비를 가지고 현장에 적용중이나, 축적된 데이터가 부족하므로 타 도시가스의 사례를 바탕으로 평가를 위해 위의 평가대상 배관에 가상적인 상황을 설정하였다.
사고영향 평가를 위해 선정된 모델을 살펴보면, 사건의 시간 진행에 따른 상황을 분석하는 방법인 사건수목분석 (Event Tree Analysis, ETA)을 사용하였다. 누출모델은 배관내 유체의 마찰저항을 고려한 정상상태를 가정하였고, 화재모델은 누출지점에서 화염의 방향이 직상부인 제트화재만을 고려하였다.
굴착공사로 인한 손상원인에 대해서는 배관보호를 위한 여러 손상방지대책의 실패 가능성을 분석하는 결함 수목 분석법 (Fault Tree Analysis)을 적용하였다. 지반의 움직임으로 인한 용접부 등의 손상원인에 대해서는 분석의 어려움으로 인해 HFDA법을 적용하였다. 또한 밸브 등 부속 장치의 손상원인에 대해서는 제품의 신뢰도를 평가하기 위한 방법으로 널리 알려진 고유고장율을 적용한 손상모드별 영향분석법 (Failure Mode Effect Analysis)을 준용하였다.
성능/효과
따라서, 손상은 Pitting Corrosion으로 인한 소누출이 먼저 일어날 것이라는 것을 예측할 수 있으며 손상확률은 잔류 깊이인 1.9mm/yr이상의 부식속도를 나타낼 확률로서 7.72 × 10-5/yr 이다. 이때, 내압(4Kg/cm2)에 의한 연간 손상확률은 1.
5 X10-4 /krrryr을 사용하였다[7]. 사고 데이터를 토대로 지반영향에 의한 손상모드별 상대적 손상확률은 10~20% 소누출, 35~45% 대누출, 35~45% 파단이라 하였다. 여기서는 20% 소누출, 45% 대누출, 35% 파단을 가정하였다[4].
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.