SIS에 연관된 IPL과, PFD에 대하여 공부해 보겠습니다.
안전계장시스템(SIS)의 종류
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IPL (Independent Protection Layer) 독립보호계층
안전은 보호계층에 의해 제공됩니다.
이러한 보호계층은 안전하고 효과적인 프로세스 제어에서 시작하여 수동 및 자동 예방계층으로 확장되며 이벤트의 결과를 완화하기 위한 계층으로 계속됩니다.
첫 번째 계층은 기본 프로세스 제어 시스템(BPCS)입니다.공정 제어 시스템 자체는 적절한 공정 제어 설계를 통해 상당한 안전성을 제공합니다.
두 번째 계층은 제어시스템과 제어시스템 운영자가 포함됩니다. 프로세스를 종료하기 위한 운영자 개입과 결합된 프로세스 제어 시스템의 자동화된 종료 루틴은 다음 단계의 안전입니다.
세번째 계층은 SIS입니다. 공정 제어 시스템과 독립적인 안전 시스템입니다. 별도의 센서, 밸브, 논리 시스템이 있고, 유일한 역할은 안전입니다. 이 시스템에서는 프로세스 제어가 수행되지 않습니다. 이 계층은 안전 관련 이벤트를 방지하도록 설계되었습니다. 안전 관련 이벤트가 발생하면 이벤트의 영향을 완화하도록 설계된 추가 계층이 있습니다.
네 번째 계층은 활성 보호계층입니다. 이 층에는 파열, 대규모 유출 또는 폭발이나 화재를 유발할 수 있는 기타 통제되지 않은 방출을 방지하는 릴리프 포인트를 제공하도록 설계되었습니다. 릴리프 밸브 또는 파열 디스크가 있을 수 있습니다.
다섯번째 계층은 수동 보호계층입니다. 화재를 억제하거나 손상 확산을 최소화하는 역할을 하는 제방 또는 기타 수동 장벽으로 구성될 수 있습니다.
마지막 계층은 플랜트 및 비상 대응입니다. 대규모 안전사고가 발생하면 이 계층은 지속적인 손상, 부상 또는 인명 손실을 최소화하는 방식으로 대응합니다. 대피 계획, 소방 등이 포함될 수 있습니다. 전반적인 안전성은 이러한 계층과 함께 작동하는 방식에 따라 결정됩니다.
이 과정의 주제는 최종 능동 예방 계층인 안전계장 시스템(SIS)입니다.
PFD(Probability of Failure on Demand)
"PFD"는 "Probability of Failure on Demand"의 약자로, SIS가 동작해야 하는 상황에서 동작하지 않을 확률을 나타내는 지표입니다.
아래 그림과 같이 각 요소들의 합은 Total Loop SIL을 나타 냅니다.
이는 SIS의 안전성을 평가하는데 사용되며, SIL (Safety Integrity Level)을 결정하는데 필요합니다. SIL이 높을수록 SIS가 동작하지 않을 확률이 낮아지기 때문에 더 높은 안전성을 제공합니다.
각 SIS 요소의 PFD를 결정하기 위해서는 과거 고장 확률 데이터가 필요합니다. PFD 값은 다양한 요소들에 의해 영향을 받으며, 예를 들면 센서의 정확성, 밸브의 동작 등이 있습니다.
PFD 값이 낮을수록 SIS는 더 높은 SIL을 달성할 수 있습니다.
PFD값(고장확률)을 낮추기 위해 PST를 수행하는 것 외에도, SIS의 구성 요소를 신중하게 선택하고 설계하는 것도 매우 중요합니다.
예를 들어, SIL을 높이기 위해 특정 요소를 중복으로 설치하는 것이 좋을 수 있습니다. 이렇게 함으로써 한 요소가 고장 나더라도 다른 요소로 대체할 수 있기 때문입니다.
또한, 각 요소의 안전성을 평가하고 관리하기 위해 일정 주기로 검사와 유지 보수를 수행해야 합니다.
이는 Full Stroke Test, Partial Stroke Test의 Test Interval과 연관이 있습니다.(FST, PST, TI)
SIS 어플리케이션의 밸브는 일반적으로 한 Position을(Open/Fail close valve) 유지하고 있으며, 비상상황에서만 동작하기 때문에 기계적 고착등으로 신뢰성이 떨어집니다.고장확률을 줄여 SIL을 충족하기 위해서는 FST를 하는 방법이 가장 좋겠지만, 경제적인 이유로 4년에 한 번 공정을 정지할 때 실시 합니다.
따라서, SIL을 충족하기 위해 FST를 통해 고장 확률을 낮추는 대신, 공정에 영향이 없을 정도로 Valve를 Close 시키는 PST를 통해 FST의 Interval을 4년으로 연장시킵니다. (FST를 1년/1회 해야 한다고 가정할 때, PST를 1년/4회를 함으로써 FST를 1년/1회 한 것과 동일한 PFD를 갖게 됩니다.)
마지막으로, SIS의 안전성을 유지하고 향상시키기 위해 교육과 훈련이 필요합니다.
모든 운영자와 유지 보수 담당자가 SIS를 올바르게 운영하고 유지 보수할 수 있도록 교육해야 하며, SIS에 대한 새로운 기술과 방법을 학습하여 최신 기술을 적용할 수 있도록 지원해야 합니다.
모든 이들의 노력과 협업이 필요하지만, 이러한 조치들이 SIS의 안전성을 향상시키고 공정의 안전성을 보장하는 데 큰 도움이 될 것입니다.
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