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논문 상세정보

정량적 위험성평가기법을 이용한 화학공정 시스템 구축에 관한 연구

A Study on the System Design of Chemical Process using Quantitative Risk Assessment Methodology

초록

화학공장은 위험물질을 다량으로 취급하고 있어 안전시스템의 신뢰성을 확보할 수 있도록 시스템을 구축하는 것은 화학공정 설계 시 고려할 기본적 사항이다. 그러나 화학공정의 안전성을 확보하기 위해 안전시스템의 신뢰성을 지나치게 강조할 경우 상대적으로 생산시스템의 신뢰성은 떨어질 수 있다. 화학공정은 일정한 수준 이상의 안전성을 확보한 상태에서 안전시스템의 신뢰성과 생산시스템의 신뢰성을 균형 있게 유지하는 필요하다. 따라서 본 연구에서는 정량적 데이터를 근거로 화학공정의 안전성과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 방안을 제시하고자 화학공장에 널리 사용되고 있는 가열로공정을 선정하여 정량적 위험성평가를 실시하였다. 정량적 위험성평가기법으로는 안전시스템과 생산시스템을 구분하여 각각의 시스템에 대해 신뢰도평가가 가능한 유향그래프 분석기법을 사용하였다. 정량적 위험성평가 결과 가열로공정은 온도감지기(TT)와 압력감지기(PT)를 각각 3개 설치하여 2개가 일정한 값 이상을 나타낼 때 안전시스템이 작동하도록 가열로공정을 구축하는 것이 안전성과 생산성을 동시에 확보할 수 있는 최적의 화학공정 시스템 설계 조건임을 확인하였다.

Abstract

To ensure the reliability of the safety system so that handing large quantities of hazardous materials in chemical plant is considered basic information in chemical process design. However, the reliability of the production system may be reduced when the reliability of the safety system emphasized in order to ensure the safety of chemical process. It is necessary to balance the reliability of the production system and reliability of the safety. In this study, a quantitative risk assessment was performed by selecting the furnace process, which is widely used in the chemical plant in order to suggest a way to ensure the safety and productivity of chemical process, based on the quantitative data. Quantitative risk assessment methodology have been used directed graph analysis methodology. It is possible to evaluate the reliability of the safety system and the production system. In this study, the optimum system design requirement to improve the safety and the productivity of the furnace is two-out-of-three logic for TT and PT.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
FTA(Fault Tree Analysis)기법
FTA(Fault Tree Analysis)기법은 생산시스템의 신뢰도와 안전시스템의 신뢰도를 구분하여 동시에 평가할 수 없는 이유는 무엇인가?
화학공정에서 발생할 수 있는 사고에 주안점을 두고 화학공정 전체의 안전성을 평가하기 때문

그런데 화학공정의 정량적 위험성평가기법으로 광범위하게 이용되고 있는 FTA(Fault Tree Analysis)기법은 화학공정에서 발생할 수 있는 사고에 주안점을 두고 화학공정 전체의 안전성을 평가하기 때문에 생산시스템의 신뢰도와 안전시스템의 신뢰도를 구분하여 동시에 평가할 수 없다[1-2].

안전시스템
화학공정에 설치되는 안전시스템에는 무엇이 있는가?
안전밸브, 파열판 등 기계적 안전장치와 긴급차단밸브를 작동시키는 안전계장시스템

화학공정은 위험물질을 다량으로 취급하고 있어 사고 발생 시 그 피해의 정도는 매우 크다. 따라서 화학공정에는 다양한 안전시스템이 설치되는데 안전밸브, 파열판 등 기계적 안전장치와 긴급차단밸브를 작동시키는 안전계장시스템이 대표적이다. 일반적으로 화학공정 설계 시 안전밸브, 파열판 등 기계적 안전설비를 최소한의 안전장치로 설치하고 화학공정의 안전성을 향상시키기 위해 안전계장시스템을 추가로 설치하였다.

화학공정 설계 시 안전성과 생산성을 동시에 확보
화학공정 설계 시 안전성과 생산성을 동시에 확보할 수 있도록 시스템을 구축하는 것은 매우 중요한 사항인 이유는 무엇인가?
화학공정 시스템 구축시 안전성을 지나치게 강조하여 각종 안전장치를 추가할 경우 상대적으로 화학공정의 운전 효율성은 떨어질 수 있다. 즉, 안전 시스템을 과대하게 설치할 경우 안전시스템 고장으로 인해 발생할 수 있는 긴급 운전중지 및 안전시스템 정비·보수를 위한 예방 운전중지로 인해 생산성은 떨어질 수 있다.

그러나 화학공정 시스템 구축시 안전성을 지나치게 강조하여 각종 안전장치를 추가할 경우 상대적으로 화학공정의 운전 효율성은 떨어질 수 있다. 즉, 안전 시스템을 과대하게 설치할 경우 안전시스템 고장으로 인해 발생할 수 있는 긴급 운전중지 및 안전시스템 정비·보수를 위한 예방 운전중지로 인해 생산성은 떨어질 수 있다.

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참고문헌 (6)

  1. Byun, Y. S., A Study on Development of the Directed Graph Analysis Methodology for Chemical Process Reliability Assessment, Ph. D. Dissertation, Pusan National Univ., Busan, Korea, (2010) 
  2. Byun, Y. S., An, D. M. and Hwang, K. S., "A Comp-arative Study on Safety Analysis Methodology of Chemical Process", Journal of the KIIS, 18(2), 64-72, (2003) 
  3. Byun, Y. S. and Hwang, K. S., "A Study on Reliability Flow Diagram Development of Chemical Process Using Directed Graph Analysis Methodology", Journal of KIGAS, 16(6), 41-47, (2012) 
  4. Byun, Y. S., An, D. M., Lee, H. S., Shin, D. I., Kim, Y. H. and Hwang, K. S., "The development of Syst-em Reliability Assessment Methodology Using Directed Graph", HWAHAK KONGHAK, 41(3), 286-291, (2003) 
  5. Kwon, H. M., Park, H. C., Chun, Y. W. and Park, J. H., "Towards the Application of Safety Integrity Level for Improving Process Safety", Journal of the KOSOS, 27(5), 64-69, (2012) 
  6. Hwang, K. S., Park, N. H., An, D. M. and Park, C. I., Development of Risk Analysis Method for Equipment Operation, Korea Occupation Safety & Heath Agency, (2003) 

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