[논문]위험기반검사에 의한 화학설비의 안전성 향상

이헌창; 최성규; 신평식; 임대식; 김태옥

[국내논문] 위험기반검사에 의한 화학설비의 안전성 향상
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이헌창 (명지대학교 화학공학과) , 최성규 (명지대학교 화학공학과) , 신평식 (한국산업안전공단) , 임대식 (한국산업안전공단) , 김태옥 (명지대학교 화학공학과)

한국형 위험기반검사 프로그램을 석유화학공장에 적용하여 사업장의 안전관리 이행수준, 공정 위험도 등급 및 분포 및 설비의 손상메카니즘 분포를 산출하였으며, 이를 바탕으로 검사주기 변경으로 설비검사를 수행함으로써 배관의 안전성을 향상시키고, 검사비용을 절감할 수 있었다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 API-581 절차에 의해 개발된 K-RBI 프로그램을 화학공장에 실제 적용하여 위험성을 평가하고, 설비의 안전도를 향상시킬 수 있는 방법을 찾고자 하였다.

제안 방법

그리고 시스템화를 수행 후 배 관, 고정설비, 회전기계, 밸브와 같은 설비에 대하여 자료를 수집 및 분석하여 데이터를 입력한다. 입력된 데이터는 프로그램 상에서 LOF와 COF를 산출하고, 설비별 위험도를 이용하여 검사계획을 수립하도록 하며, 유지이력반영을 통해 위험도가 개선되도록 구성된다.
그리고 시스템화를 수행 후 배 관, 고정설비, 회전기계, 밸브와 같은 설비에 대하여 자료를 수집 및 분석하여 데이터를 입력한다. 입력된 데이터는 프로그램 상에서 LOF와 COF를 산출하고, 설비별 위험도를 이용하여 검사계획을 수립하도록 하며, 유지이력반영을 통해 위험도가 개선되도록 구성된다.
한국산업 안전공단에서 개발된 한국형 위험기 반검 사(K-RBD 프로그램을 이 용 하여 각 설비에 대한 자료를 Fig. 3에서와 같이 엑셀을 통해 입력하고 사업장 평가, 공정평가 및 설비평가를 수행하였다.

대상 데이터

대상공정은 Fig. 2의 공정 흐름도와 같이 울산산업단지 내의 석유화학공장을 선택하여 시스템화를 통해 공정분석을 수행하였다. 이로부터 얻어진 설비는 Table 1과 같이 고정설비 48기, 배관 79개, 회전설비 19개에 대하여 자료를 취득하였다.
2의 공정 흐름도와 같이 울산산업단지 내의 석유화학공장을 선택하여 시스템화를 통해 공정분석을 수행하였다. 이로부터 얻어진 설비는 Table 1과 같이 고정설비 48기, 배관 79개, 회전설비 19개에 대하여 자료를 취득하였다.

성능/효과

8%)의 순이었다. 그리고 설비별 손상메카니즘은 배관에서 54.36%로 가장 많았으며, 열교환기, 탑 류, 회전기계, 반응기 순으로 발생되는 것으로 나타났다. 특히, 두께감소, 응력 부식, 피로, 외부부식이 예측되는 설비는 균열 등이 발생될 수 있으므로 검사 주기 및 방법에 따라 초음파탐상검사, 액체침투탐상검사, 방사선투과검사 등의 비파괴 검사를 실시할 필요가 있는 것으로 나타났다.
설비의 검사주기는 Table 2에서 RBI< 수행하기 전과 후를 비교하였는데, 고정설비의 경우 현재 검사주기는 2년이 9개, 3년이 21개이었으나 RBI 수행후 2년, 3년, 4년, 5년, 6년에 대해 각각 1, 11, 5, 11, 2개로 나타나 향후 검사비용 이 상당히 감소됨을 알 수 있다. 또한 배관은 검사를 수행하고 있지 않았으나 Table 2에서와 같이 RBI 수행 후 2년에서 5년을 주기로 검사를 수행할 필요가 있는 것으로 나타났으며, 검사를 통해 설비의 신뢰도를 높여야 할 것으로 판단되었다.
해당공정에서 설비에 대한 위험도 분포는 Fig. 5와 같이 고위험도 11개 (7.38%), 중상위험도 74개(49.66%), 중위험도 63개(42.28%), 저위험도 1개 (0.67%)이었으며, 이때 발생되는 손상메카니즘은 두께감소(39.63%)>응력부식 (39.36%)>외부부식(18.62%)>기 계적피로(1.6%)>취성파괴(0.8%)의 순이었다. 그리고 설비별 손상메카니즘은 배관에서 54.

후속연구

설비의 검사주기는 Table 2에서 RBI< 수행하기 전과 후를 비교하였는데, 고정설비의 경우 현재 검사주기는 2년이 9개, 3년이 21개이었으나 RBI 수행후 2년, 3년, 4년, 5년, 6년에 대해 각각 1, 11, 5, 11, 2개로 나타나 향후 검사비용 이 상당히 감소됨을 알 수 있다. 또한 배관은 검사를 수행하고 있지 않았으나 Table 2에서와 같이 RBI 수행 후 2년에서 5년을 주기로 검사를 수행할 필요가 있는 것으로 나타났으며, 검사를 통해 설비의 신뢰도를 높여야 할 것으로 판단되었다.
36%로 가장 많았으며, 열교환기, 탑 류, 회전기계, 반응기 순으로 발생되는 것으로 나타났다. 특히, 두께감소, 응력 부식, 피로, 외부부식이 예측되는 설비는 균열 등이 발생될 수 있으므로 검사 주기 및 방법에 따라 초음파탐상검사, 액체침투탐상검사, 방사선투과검사 등의 비파괴 검사를 실시할 필요가 있는 것으로 나타났다.

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