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수소화 탈황 반응기 히터의 안전계장기능 신뢰도 향상에 관한 연구
A Study on the Improvement of Reliability of Safety Instrumented Function of Hydrodesulfurization Reactor Heater 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.32 no.4, 2017년, pp.7 - 15  

곽흥식 (서울과학기술대학교 산업대학원 안전공학과) ,  박달재 (서울과학기술대학교 안전공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

International standards such as IEC-61508 and IEC-61511 require Safety Integrity Levels (SILs) for Safety Instrumented Functions (SIFs) in process industries. SIL verification is one of the methods for process safety description. Results of the SIL verification in some cases indicated that several S...

주제어

#partial stroke testing   #safety instrumented function   #risk reduction factor   #probability of failure on demands  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기능점검 주기가 짧을 경우 SIF의 신뢰도를 향상시키는데 도움을 줄 수 있지만 설비의 운전정지/바이패스를 요하게 되어 경제적·시간적 손실을 발생시킬 수 있다14). 이에 본 연구에서는 수소화 탈황반응기 히터 긴급차단시스템 SIF를 대상으로 Partial Stroke Testing를 적용하여 SIF의 필요한 RRF 충족 및 신뢰도를 향상시키는지 고찰하고자 한다.
  • 7은 ESD에 대해 FST 및 서로 다른 PST를 적용한 결과로 FST에서 RRF는 203, PST 1년 주기에서 RRF는 469로 PST 1년 주기는 ESD의 필요 RRF 400을 충족하는 것으로 나타났다. 이와 같이 목표 SIL은 충족하지만 필요 RRF에는 충족하지 못하는 신뢰도 수준의 SIF에 대해 PST를 적용하여 해당 SIF의 신뢰도를 증가시킴으로 필요 RRF를 충족함을 확인하였다. 그러나Fig.

가설 설정

  • 장치산업에서는 허용하기 어려운 위험을 감소시키기 위하여 다양한 방호계층들을 현장에 적용하고 있으며 IEC 61508 및 IEC 61511과 같은 국제표준은 이러한 산업에서의 안전계장기능(SIF)에 대한 안전무결성수(SIL)을 요구하고 있다. SIF의 신뢰도를 검증할 때 목표 SIL의 충족 여부만 확인할 뿐 SIF의 필요 위험감소계수(RRF)는 고려하지 않는다. 그 결과 어떤 SIF들은목표 SIL은 충족하지만 요구되는 RRF는 충족하지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
안전무결성수준 (Safety Integrity Level, 이하 SIL)을 적용하는 안전계장기능은 어떤 역할을 하는가? 이에 산업현장에서는 허용하기 어려운 위험을 감소하기 위하여 여러 단계의 방호계층 (Protection Layers)을 적용하고 있다. 안전무결성수준 (Safety Integrity Level, 이하 SIL)을 적용하는 안전계장기능 (Safety Instrumented Function, 이하 SIF)은 여러 방호계층의 하나로 사고 발생을 예방하거나 결과의 심각성을 저감시키는 역할을 한다. 국제전기기술위원회 (International Electrotechnical Commission, 이하 IEC)에서는 IEC 615082)과 IEC 615113) 표준을 제정하여 장치산업에 SIF를 적용할 시 SIL을 선정하고 검증할 것을 제안하고 있으며, SIF에 의해 안전성이 향상되는지는 SIL기법 적용 관련 연구4-8)를 통해 확인되고 있다.
Partial Stroke Testing는 어떤 장점이 있는가? Full Stroke Testing (이하 FST)은 비용의 손실이 크기에 최근에는 부담이 작은 Partial Stroke Testing (이하 PST) 방법이 관심을 받고 있다. Summers및 Zachary12)는 PST는 블록밸브의 요구 작동시 고장확률을 감소시키는데 FST을 보완할 수 있다고 언급하였고, Lundteigen 및 Rausand13)는 PST는 공정에 방해를 야기시키는 없이 기능점검에 의해 알려진 고장을 검출할 수 있다고 하였다. 기능점검 주기가 짧을 경우 SIF의 신뢰도를 향상시키는데 도움을 줄 수 있지만 설비의 운전정지/바이패스를 요하게 되어 경제적·시간적 손실을 발생시킬 수 있다14).
SIF의 목표 SIL을 선정할 때 어떠한 방법들이 사용되고 있는가? SIF의 목표 SIL을 선정할 때 리스크 그래프, 리스크 매트릭스, 방호계층분석 (Layer of Protection Analysis; 이하 LOPA) 등과 같은 다양한 방법이 사용되고 있다2,9).LOPA 기법은 반정량적인 위험성 평가 기법으로 SIF의 목표 SIL 선정 방법으로 많이 활용되고 있다10).
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참고문헌 (17)

  1. K. H. Kook, "A Study on Present Status and Prevention Measures of Safety-related Accidents in Chemical Plants", Master Thesis, Chongnam National University, pp. 45-48, 1999. 

  2. International Electrotechnical Commission, "Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related System", IEC 61508, 1998. 

  3. International Electrotechnical Commission, "Functional Safety - Safety Instrumented System for the process Industry sector", IEC 61511, 2003. 

  4. J. H. Kim, "A study on safety Enhancement of Chemical Plants using SIL(Safety Intergrity Level)Method", Master Thesis, Kwangwoon University, Seoul, 2010. 

  5. I. J. Lee, "Safety Enhancement of LPG Terminal by SIL Method", Master Thesis, Seoul National University of Science and Technology, 2015. 

  6. T. Thepmanee and P. Khamkoon, "SIL Assessment and Implementation Case Study: A Safety Instrumented Function for Overpressure Protection in a Two-Phase Gas-Liquid Separator", ICIC Express Lletters, Part B, Applications: an international journal of research and surveys, Vol. 5, No. 1, pp. 45-50, 2014. 

  7. P. Baybutt, "Using Risk Tolerance Criteria to Determine Safety Integrity Levels for Safety Instrumented Functions", Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 25, No. 6, pp. 1000-1009, 2012. 

    상세보기 crossref

  8. E. Colin, "Safety Integrity Verification of Legacy Systems", Measurement and Control, Vol. 42, No. 6, pp. 185-189, 2009. 

    상세보기 crossref

  9. C. A. Lassen, "Layer of Protection Analysis (LOPA) for Determination of Safety Integrity Level (SIL)", Master Thesis, Norwegian University of Science and Technology, Norway, pp. 6-17, 2008. 

  10. A. E. Summers, "Introduction to Layer of Protection Analysis", Journal of Hazardous Materials, Vol. 104, pp. 163-168, 2003. 

    상세보기 crossref

  11. E. M. Marszal and E. W. Scharpf, "Safety Integrity Level Selection: Systematic Methods Including Layer of Protection Analysis", International Society of Automation, pp. 181-182, 2002. 

  12. A. Summers and B. Zachary, "Partial-stroke testing of safety block valves", Control Engineering, Vol. 47, No. 12, pp. 87-89, 2000. 

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  13. M. A. Lundteigen and M. Rausand, "The Effect of Partial Stroke Testing on the Reliability of Safety Valves", The European Safety and Reliability Conference, Stavanger, Norway, June 25 - 27, pp. 1-15, 2007. 

  14. Y. H. Lee, "Understanding the Partial Stroke Test", Instrumentation technology, pp. 133-137, 2011. 

  15. Korea Occupational Safety and Health Agency, "A Manual of Review Technique for Petrochemical Process - NCC Process part", pp. 79-81, 2007. 

  16. H. Stein and P. Hokstad, "Reliability Data for Safety Instrumented Systems : PDS Data Handbook", Trondheim, SINTEF Industrial Management, Norway, p. 64, 2004. 

  17. OREDA, "OREDA : Offshore Reliability Data Handbook (4th ed.)", SINTEF Industrial Management, Det Norske Veritas, Norway, p. 173, 2002. 

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