위험과 운전분석기법 (HAZOP STUDY)

안녕하세요? 수박공입니다.

공정위험성평가 기법 중 설계단계에서 가장 많이 적용하는 기법은 「위험과 운전분석기법(HAZOP)」 입니다.

HAZOP은 공정 특성에 따라 연속식과 회분식으로 나뉘며, KOSHA Guide도 P-82와 P-86으로 구분되어 있습니다.

내용이 많기 때문에, 기본적인 개념 위주로 요약해서 STUDY 해보겠습니다.

 

1. 개 요

위험과 운전분석기법(HAZOP - Hazard and Operability Study)이라 함은 공정에 존재하는 위험요인과 공정의 효율을 떨어뜨릴 수 있는 운전상의 문제점을 찾아내어 그 원인을 제거하는 방법을 말함

 

2. 이탈의 구성

이탈 (Deviation)  =  변수 (Parameter)  +  가이드워드 (Guide Words)

1) 공정변수 (Process Parameter)

설계의도에 의해 발생되며, 특성에 따라 아래 2가지로 분류됨

① 특정변수 (Specific Parameter)

공정의 형태를 물리, 화학적으로 표현할 수 있는 변수

(예. 유량, 온도, 압력, Level, 조성 등)

② 일반변수 (General Parameter)
특정변수와는 달리, 단독으로 하나의 이탈을 구성하는 변수

(예. 혼합, 반응, Sampling, 유지관리 등)

 

2) 가이드워드 (Guide Words)

가이드워드는 아래 7가지 형태가 있음

가이드워드 (Guide Words)	내 용	예 시
없 음 (No)	설계의도에 완전히 반하여 변수의 양이 없는 상태	No Flow
증 가 (More)	공정변수가 양적으로 증가되는 상태	More Flow
감 소 (Less)	공정변수가 양적으로 감소되는 상태	Less Flow
반 대 (Reverse)	설계의도와 정반대로 나타나는 상태	Reverse Flow
부 가 (As well as)	설계의도 외에 다른 공정변수가 부가되는 상태	오염 As well as
부 분 (Parts of)	설계의도대로 완전히 이루어지지 않는 상태	조성비율 잘못됨
기 타 (Other than)	설계의도가 완전히 바뀜	밸브 잘못 조작으로 다른 원료 공급

 

3) 회분식공정 특정 이탈

연속식 공정에 사용되는 공정변수(유량, 온도, 압력, Level 등) 외 시간(Time), 시퀀스(Sequence)를 추가하여 아래와 같이 가이드워드와 조합된 이탈을 찾아야 함

이 탈	내 용
조작 지연  (Action too late)	허용범위(시간, 조건)보다 늦게 시작함
조기 조작  (Action too early)	허용범위(시간, 조건)보다 일찍 시작함
조작 생략  (Action left out)	조작을 생략함
역행 조작  (Action backwards)	전단계 단위공정으로 역행함
부분 조작  (Part of action missed)	한단계 조작 내에서 하나의 부수조치가 생략됨
다른 조작  (Extraction included)	한단계 조작 중 불필요한 다른 단계의 조작을 행함
기타 오조작  (Wrong action taken)	예측 불가능한 가타 오조작

 

3. 준비사항

1) 위험성평가팀 구성

① 위험성평가팀을 이끌 팀 리더와 평가내용을 기록할 서기(회의 내용을 충분히 이해하고, 기록할 수 있는 자) 임명
② 위험성평가 대상 공정에 관한 기술적 사항을 알고 있는 설계기술자, 향후 운전을 담당할 운전팀의 기술자가 반드시 참여하여, 설계 및 운전방법에 관한 확실한 결정을 할 수 있도록 하여야 함
③ 평가대상 등을 고려하여, 분야별 전문가를 참여시켜 구성할 수 있음
- 기존공장 또는 소규모 공장의 변경 : 공장 운전팀장, 공정, 계측제어, 기계, 전기기술자, 운전조장 등
- 신설공장 : 사업책임자, 공정, 계측제어, 기계, 전기기술자, 운전조장 등

 

2) 위험성평가에 필요한 자료

① 공정 개념
② 공정설명서, 제어계통 개념과 제어시스템 설명서
③ 유해위험물질 물질안전보건자료 (MSDS)
④ 주요 기계장치의 기본설계자료
⑤ 배관 표준 및 명세서
⑥ 안전밸브 등의 설정치, 용량 산출 자료
⑦ 공정흐름도 (PFD), 물질 및 열수지
⑧ 공정배관계장도 (P&ID)
⑨ 설비배치도
⑩ 정상 및 비정상 운전절차
⑪ 모든 경보 및 자동운전정지 설정치 목록 (Interlock 및 Alarm List)
⑫ 과거 중대산업사고, 공정사고 및 아차사고 사례
⑬ 회분식 공정에 대한 운전절차 (Sequence of operations)
- 모든 단계가 표시되고, 각 상황에 대한 공정 상태 표시
- 각 단계에서의 Interlock
- 다음 단계로 넘어가기 전의 필요조건
- 운전 중 주요 확인사항 및 확인시간

 

4. 수행 절차

1) 연속식 HAZOP

 

2) 회분식 HAZOP

 

5. 위험도 평가  (Risk = 발생빈도 × 강도)

1) 발생빈도

발생빈도는 아래와 같이 3단계(1~3)로 구분됨

설비 수명기간에 공정사고 발생 가능성을 기준으로 빈도를 결정함

발생빈도	내 용
3 (상)	설비 수명기간에 공정사고 1회 이상 발생
2 (중)	설비 수명기간에 공정사고 발생 할 가능성 있음
1 (하)	설비 수명기간에 공정사고 발생 할 가능성 희박함

 

2) 강 도

강도는 아래와 같이 4단계(1~4)로 구분됨

인명 피해, 재산 손실, 공정 Shut-down 3가지를 모두 평가하여, 그 중 큰 값을 강도로 결정함

강도	인명 피해	재산 손실	공정 Shut-down
4 (치명적)	사망, 부상 2명 이상	10억 이상	10일 이상
3 (중대함)	부상 1명	1억원 ~ 10억원	1일 ~ 10일
2 (보통)	부상자 없음	1억원 미만	1일 미만
1 (경미)	안전설계, 운전성 향상을 위한 개선 필요, 손실일수 없음

* 위험도 결정시, 발생빈도는 현재안전조치를 고려하여 결정하고, 강도는 현재안전조치를 고려하지 않음

 

3) 위험도 대조표

	발생빈도 3 (상)	발생빈도 2 (중)	발생빈도 1 (하)
강도 4 (치명적)	5	5	3
강도 3 (중대함)	4	4	2
강도 2 (보통)	3	2	1
강도 1 (경미)	2	1	1

 

4) 위험도 평가

위험성평가 결과 위험도가 높은 경우, 사업장의 허용 가능한 위험도 이하로 낮추기 위한 안전조치를 취해야 함

위험도	위험관리기준	비 고
5 (허용불가 위험)	즉시 작업중단 작업을 지속하려면 즉시 개선을 실행해야 하는 위험	위험작업 불허 (즉시 작업 중단)
4 (중대한 위험)	긴급 임시안전대책을 세운 후 작업을 하되 계획된 정비·보수기간에 안전대책을 세워야 하는 위험	조건부 위험작업 수용 (위험이 없으면 작업을 계속하되, 위험감소 활동을 실시해야 함)
3 (상당한 위험)	계획된 정비·보수기간에 안전대책을 세워야 하는 위험
2 (경미한 위험)	안전정보 및 주기적 작업안전교육 제공이 필요한 위험	위험작업 수용 (현상태로 작업 계속 가능)
1 (무시할 수 있는 위험)	현재 안전대책 유지

* KOSHA Guide에는 위험도 4까지 조건부 위험작업 수용으로 정하고 있으나, 사업장에서 실제 위험성평가시에는 위험도 4 이상(4~5)은 위험도 3 이하(1~3)로 낮추도록 하는 것을 권고함

 

6. 보고서 작성

① 위험성평가 보고서는 아래 사항이 포함되어야 함
- 공정 및 설비 개요
- 공정의 위험 특성
- 검토 범위와 목적
- 위험성평가팀 구성원 인적사항
- 위험성평가 결과 기록지
- 위험성평가 결과 조치계획
② 위험성평가시 사용했던 공정흐름도(PFD), 공정배관계장도(P&ID), 안전운전절차, 인터록 등 관련 자료는 위험성평가 서류와 함께 보관
③ 위험성평가 회의 결과 사본을 팀 구성원들에게 배포하여 검토 실시

 

7. 개선권고사항 후속조치

① 위험도 평가를 바탕으로 개선권고사항을 도출하고, 개선권고사항은 우선순위를 정하여 조치해야 함

(위험작업 불허에 해당하는 경우, 반드시 개선권고사항을 도출 및 시행해야 함)

② 개선권고사항에 대한 후속조치 시행 책임부서를 지정해야 함
③ 경영자는 개선권고사항에 대한 후속조치가 적절히 이행되는지 여부를 확인해야 함

 

8. HAZOP 작성 예시

아래는 2021년 KOSHA에서 발행한 공정안전보고서 작성예시집 내용 중 암모니아 취급설비에 대한 HAZOP 예시입니다.

 

위험과 운전분석기법(HAZOP) 관련 KOSHA Guide P-82, P-86 내용에 대해 알아보았습니다.

기본적인 개념 위주로만 요약한 것이며, 수행절차에 대한 세부적인 내용은 KOSHA Guide 확인이 필요합니다.

단, 실제 HAZOP 경험이 없을 경우, KOSHA Guide 공부만으로 내용 이해에 한계가 있습니다.

백견불여일행(百見不如一行)이라는 말이 있습니다.

KOSHA Guide를 공부하는 것보다 실제 HAZOP에 한번 참여하시는 것이 더 큰 도움이 되시리라 생각됩니다.

참고하시기 바랍니다. 감사합니다.

 

KOSHA Guide P-82-2012 연속공정의 위험과 운전분석(HAZOP) 기법에 관한 기술지침.pdf

0.19MB

KOSHA Guide P-86-2017 회분식 공정의 위험과 운전분석(HAZOP) 기법에 관한 기술지침.pdf

0.20MB