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논문 상세정보

HAZOP 기법을 이용한 이산화탄소 분리 공정 위험성 평가 및 안전도 향상 전략

HAZOP Study for Risk Assessment and Safety Improvement Strategies of CO2 Separation Process

초록

화학 및 전력 산업 관련 에너지 및 환경 현안에 대응하기 위한 다양한 기술이 개발 및 실증화 단계에 있으며, 특히 아민을 이용한 이산화탄소($CO_2$) 분리 공정은 $CO_2$ 포집 및 격리(CCS; carbon capture and sequestration) 설비의 대표적인 핵심 기술이다. 본 연구에서는 상용화 중인 아민 기반 $CO_2$ 분리 공정 분석 및 검토를 통하여 주요 위험 요소를 규명하고 안전성 향상을 위한 전략을 제시한다. 대상 공정에 대한 위험성 평가를 하기 위해 HAZOP 기법을 이용하였으며, 위험 등급 표(Risk matrix)을 이용하여 규명된 위험 요소들의 상대적 순위를 평가함으로써 주요 위험 요소를 완화시키거나 제거할 수 있는 설비 및 운전 상의 전략을 제시한다. 위험성 평가 결과로 운전자의 오작동, 부식에 의한 파열, 배관 및 펌프의 고장 등이 주요 위험 요소로 규명 되었고, 완화 전략으로 누출/화재/폭발에 대한 시나리오 규명, 운전자의 관리 및 교육, PSV 등 안전 밸브 설치 등 장치 변경 및 유지 보수 계획 등을 제시하였다.

Abstract

Various technologies to cope with the energy and environmental issues related to the chemical and electric power industry are in development and demonstration stage. Especially, the absorption process of carbon dioxide ($CO_2$) using amine solution is a key technology of the $CO_2$ capture and storage (CCS). In this study, we identify the major risk factors and suggest strategies for safety improvement by analyzing and assessing commercial the amine-based $CO_2$ separation process. HAZOP method was used to assess the risk for the process. We provide facilities and operational strategies to mitigate or eliminate major risk factors by assessing the relative ranks of identified risk factors using a risk matrix.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
위험성 평가
위험성 평가란 무엇인가?
대상 공정의 유해 및 위험요인을 파악하고 해당 요인에 의한 사고 및 상해의 발생 가능성과 사고의 강도를 추정 및 결정하여 위험요인을 감소 시킬 수 있는 대책을 수립하여 실행하는 일련의 과정

위험성 평가는 대상 공정의 유해 및 위험요인을 파악하고 해당 요인에 의한 사고 및 상해의 발생 가능성과 사고의 강도를 추정 및 결정하여 위험요인을 감소 시킬 수 있는 대책을 수립하여 실행하는 일련의 과정을 말한다. 즉, 위험성 평가는 공정 내에서 사고를 예방하기 위한 첫 번째 단계이다.

화석 연료의 사용
화석 연료의 사용이 급격히 증가함에 따라 발생하는 문제점은 무엇인가?
부존 자원의 고갈, 대기 오염 및 온실 가스 배출로 인한 기후 변화 등 중요한 에너지 관련 문제

최근 화석 연료의 사용은 전 세계적 인구 및 소비가 급격하게 증가함에 따라 급격히 증가하고 있다[1,2]. 이러한 에너지 수요 증가는 부존 자원의 고갈, 대기 오염 및 온실 가스 배출로 인한 기후 변화 등 중요한 에너지 관련 문제를 동반한다. 현재 세계 에너지 수요의 80% 이상이 천연가스, 석유, 석탄 등 전통적인 화석 연료의 연소에 의해 충족되고[3], 이러한 에너지 자원의 최종 에너지 형태로의 전환 중에 다량의 대기 오염 물질 및 온실 가스(CO2, CH4, N2O 등)의대기로 방출로 인해 기후 변화 등 심각한 환경 문제가 발생되고 있다[4].

화학 공정을 대상으로 하는 위험성 평가
화학 공정을 대상으로 하는 위험성 평가로 무엇이 있는가?
주로 Preliminary Hazard Analysis (PHA), Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), Fault Tree Analysis (FTA) 및 HAZOP 기법 등이 주로 사용되고 있다

따라서 위험 평가 과정 에서 대상 공정의 종류, 분석 및 평가의 수준 등을 고려하려 가장 적절한 평가 방법 선택이 정확한 위험성 평가의 시작이다. 특히 화학 공정을 대상으로 하는 위험성 평가는 주로 Preliminary Hazard Analysis (PHA), Failure Mode and Effects Analysis (FMEA), Fault Tree Analysis (FTA) 및 HAZOP 기법 등이 주로 사용되고 있다.

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