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문제 정의
- 본 연구에서는 사업장에서 위험기반검사 방법에 의한 정량적인 위험성 평가를 실시하고, 그 결과를 비상 조치계획 수립에 적극 활용할 수 있도록 하고자 하였다. 이를 위해 정량적 위험성 평가 등의 원인분석이 가능하도록 API-581 절차에 따라 개발된 위험기반검사 (KS-RBI Ver.
제안 방법
- 0)을 사용하여 D 사의 H plant에 대해 위험기반 검사를 수행하고, 대상설비의 정량적 위험성 평가를 실시하였다. 그리고 그 결과를 비교.분석하기 위하여 한국산업안전공단(KOSHA)에서 개발한 K-CARM Ver.
- 이상의 결과로부터 가중피해영역을 산출하였다. 즉, API-581 절차[기에서는 식 (9)와 같이 피해범위를 가중피해영역 즉, 4가지의 누출 시나리오에 대한 고장률과 피해 범위를 사용하여 가중평균(weighted average)한 피해영역으로 나타낸다.
- 정 량적 원인분석이 가능하도록 API-581 절차에 따라 개발한 Fig. 2와 같은 위험기반검사 프로그램(KS-RBI Ver.3.0)을 사용하여 D 사의 H plant에 대해 위험기반 검사를 수행하고, 대상설비의 정량적 위험성 평가를 실시하였다. 그리고 그 결과를 비교.
- 이때, 누출공 크기, 누출시간 등과 같은 누출 시나리오는 KS-RBI에서 사용된 방법인 API-581 절차를 사용하였다. 즉, 누출공은 1/4, 1, 4, 16 inch 직경을 사용하였고, 누출시간은 검출시스템과 차단시스템에 의해 산출된 누출 지속시간과 저장량을 누출속도로 나눈 시간을 비교하여 적은 시간으로 하였다.
대상 데이터
- 대상설비는 석유화학공장의 H 공정에서 피해 범위가 큰 설비 중의 하나인 W-156, tank를 선택하였으며, 누출 시나리오 및 공정조건에 대한 정보는 Table 1과 같다. 이때, 이소부탄(iso-butane)은 기-액상태(액상 30%) 로 저장되어 있으며, 누출 후에는 기상으로 변하고, 누출과정에서 점화가 발생하면 제트화제와 같은 사고가 발생한다.
데이터처리
- 또한 대기 중에서 공기보다 무겁기 때문에 누출이 발생되면 분산되어 지면에 체류할 가능성이 높으며, 체류한 가스는 점화원에 의해 증기운 폭발 (vapor cloud explosion, VCE)이 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 두 가지의 사고유형에 대해 KS-RBI 프로그램과 K-CARM 프로그램을 이용하여 사고결과를 분석하였다.
- 그리고 그 결과를 비교.분석하기 위하여 한국산업안전공단(KOSHA)에서 개발한 K-CARM Ver.2.0 프로그램을 사용하여 수행하였다. 이때, 누출공 크기, 누출시간 등과 같은 누출 시나리오는 KS-RBI에서 사용된 방법인 API-581 절차를 사용하였다.
- 이를 위해 정량적 위험성 평가 등의 원인분석이 가능하도록 API-581 절차에 따라 개발된 위험기반검사 (KS-RBI Ver.3.0) 프로그램을 사용하여 산출한 사고피해 크기와 일반적인 사고결과 분석방법에 의해 산출된 사고피해 크기를 비교 . 해석하였다.
- 정 량적 원인분석이 가능하도록 API-581 절차에 따라 개발한 위험기반검사 프로그램(KS-RBI Ver.3.0)을 이용하여 화학설비의 사고 피해범위를 산출하고, 일반적인 정량적 위험성 평가 프로그램인 K-CARM에서 얻은 결과와 비교하였다. 그 결과, KS-RBI 프로그램에 의해 산출한 사고피해 크기는 K-CARM의 결과와 비교적 잘 일치하여 사업장에서는 검사방법을 제시하기 위해 개발된 위험기반검사 프로그램인 KS-RBI 프로그램을 정량적 위험성 평가에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이론/모형
- 0 프로그램을 사용하여 수행하였다. 이때, 누출공 크기, 누출시간 등과 같은 누출 시나리오는 KS-RBI에서 사용된 방법인 API-581 절차를 사용하였다. 즉, 누출공은 1/4, 1, 4, 16 inch 직경을 사용하였고, 누출시간은 검출시스템과 차단시스템에 의해 산출된 누출 지속시간과 저장량을 누출속도로 나눈 시간을 비교하여 적은 시간으로 하였다.
성능/효과
- 또한 1/4 inch 직경의 누출공에 대한 모사결과는 1 inch 직경의 결과와 매우 비슷한 경향을 나타내었으며, 누출공의 크기가 작은 경우는 연속누출이 이루어져서 제트화재는 다소 피해범위가 크게 나타날 수 있으나, VCE의 경우는 누출속도가 작고, 공기 중에서 희석되기 때문에 피해범위는 상당히 줄어들 것으로 판단된다.
- 제트화재의 경우는 약 80 m(반경) 이내에서 복사열의 영향을 받는 것으로 나타났으며, VCE의 경우는 68 m(반경) 범위 내에서 과압의 영향을 받는 것으로 나타났다. 이 결과를 KS-RBI 프로그램의 결과와 비교하면 16 inch 누출 공에서 제트화재에 의한 영향의 결과는 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 이상의 결과와 같이 위험기반검사 프로그램에 의해 산출된 피해범위는 일반적인 정량적 위험성 평가 방법에 의해 산출한 피해범위와 비슷하게 나타났다. 따라서 사업장에서는 검사방법을 제시하기 위해 개발된 RBI 기법을 사용하여 정량적 위험성 평가에 적극 활용할 수 있을 뿐만 아니라 가중피해영역에 의해 최적의 비용으로 비상조치계획을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.
- 5는 4 inch 직경의 누출공에서 누출이 발생할 경우 K-CARMe] 의해 산출한 제트화재에 의한 복사열과 VCE에 의한 과압의 영향을 나타낸 것이다. 제트화재의 경우는 약 22 m(반경) 이내에서 복사열의 영향을 받는 것으로 나타났으며, VCE의 경우는 27m(반경)이내에서과압의 영향을 받는 것으로 나타났다. 이 결과는 VCE 의 경우 KS-RBI 프로그램의 결과인 약 40 m(반경)과 잘 일치함을 알 수 있다.
- 6과 같다. 제트화재의 경우는 약 6 m(반경) 이내에서 복사열의 영향을 받는 것으로 나타났으며, VCE의 경우는 26 m(반경)이내에서과압의 영향을 받는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 KS-RBI 프로그램에 의해 산출한 제트화재의 피해 범위(반경)인 약 3 m와 매우 비슷하였으나, VCg 피해 범위와는 상당한 차이가 있다.
- 4는 16 inch 직경의 누출공에서 누출이 발생할 경우 K-CARM에 의해 산출한 제트화제에 의한 복사열과 VCE에 의한 과압의 영향을 나타낸 것이다. 제트화재의 경우는 약 80 m(반경) 이내에서 복사열의 영향을 받는 것으로 나타났으며, VCE의 경우는 68 m(반경) 범위 내에서 과압의 영향을 받는 것으로 나타났다. 이 결과를 KS-RBI 프로그램의 결과와 비교하면 16 inch 누출 공에서 제트화재에 의한 영향의 결과는 잘 일치하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 0)을 이용하여 화학설비의 사고 피해범위를 산출하고, 일반적인 정량적 위험성 평가 프로그램인 K-CARM에서 얻은 결과와 비교하였다. 그 결과, KS-RBI 프로그램에 의해 산출한 사고피해 크기는 K-CARM의 결과와 비교적 잘 일치하여 사업장에서는 검사방법을 제시하기 위해 개발된 위험기반검사 프로그램인 KS-RBI 프로그램을 정량적 위험성 평가에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 각 누출 시나리오에 대한 고장률과 사고 피해 범위를 사용하여 산출한 가중피해영역에 의해 효과적으로 피해완화조치와 비상조치계획을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.
- 따라서 사업장에서는 검사방법을 제시하기 위해 개발된 RBI 기법을 사용하여 정량적 위험성 평가에 적극 활용할 수 있을 뿐만 아니라 가중피해영역에 의해 최적의 비용으로 비상조치계획을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.
- 그 결과, KS-RBI 프로그램에 의해 산출한 사고피해 크기는 K-CARM의 결과와 비교적 잘 일치하여 사업장에서는 검사방법을 제시하기 위해 개발된 위험기반검사 프로그램인 KS-RBI 프로그램을 정량적 위험성 평가에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 각 누출 시나리오에 대한 고장률과 사고 피해 범위를 사용하여 산출한 가중피해영역에 의해 효과적으로 피해완화조치와 비상조치계획을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.
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