• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권4호
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• pp.431-439
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• 2015

본 연구에서는 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 인수기지에 대해 HAZOP(Hazard and Operability), LOPA(Layer of Protection Analysis) 및 SIL(Safety Integrity Level) 위험성 평가기법을 적용하여, 국내 LPG 인수기지 중 사고발생시 피해영향이 가장 큰 부탄 및 프로판 저장탱크를 중심으로, 사고위험성을 감소시킬 수 있는 방안을 고찰하였다. HAZOP 기법을 통해 잠재위험성을 분석하여 사고시나리오를 도출하고, 사고피해영향이 큰 시나리오를 선정하여 LOPA를 분석하였다. LOPA 분석시에는 해당시나리오에 대한 IPL(Independent Protection Layer)을 분석하여 완화된 결과의 빈도를 도출한 후, 설정된 위험성 허용기준($1.0{\times}10^{-05}$/년)에 대한 충족여부를 판단하였다. LOPA의 독립방호계층으로서 SIF(Safety Instrumented Functions)의 경제성을 분석하여 SIF가 현장의 특성에 맞는 IPL이 되도록 개선안을 제시하였다. 또한, 독립방호계층으로서 해당공정에 사용된 SIF의 수준을 분석해보고, SIF의 수준에 따라 공정의 사고발생빈도가 어느 정도 변화하는지를 당해 공정에서 도출된 사고시나리오를 중심으로 연구하였다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2023년 정기학술대회 논문집
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• pp.221-221
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• 2023

1969년에 발간된 API521 1st edition에서는 Flare Load 저감용으로 적용되는 HIPS (High Integrity Protection System)는 모두 Pressure Safety Valve의 고장확률보다 낮은 SIL 3 (Safety Integrity Level)등급을 적용할 것을 요구하고 있다. Flare Stack 저감용 HIPS는 주로 압축기 출력압력상승, Reboiler Steam 과다주입, 전력공급중단냉각펌프고장 등에 의한 Flare 발생을 예방하기 위한 기능을 가진 SIF (Safety Instrumented Function)로 구성된다. 하지만 2007년도 발간된 API521 5th edition에서는 LOPA (Layer Of Protection Analysis) 분석을 통해 Target SIL을 도출하는 것으로 요구사항을 변경했다. 이에 따라 이번 연구에서는 Flare Load에 가장 큰 영향을 미치는 시나리오 중 대표적인 시나리오를 대상으로 HAZOP(Hazard and Operability Study)과 LOPA분석을 실시해서 Target SIL이 어떻게 도출되는지를 연구했다. Flare Stack에서 Flare를 발생시키는 대표적인 시나리오들에 대해 LOPA분석을 실시한 결과 압축기 출력압력상승은 SIL 2, Reboiler Steam 과다주입은 SIL 3, 전력공급중단은 SIL 0, 냉각펌프고장은 SIL 0로 모두가 SIL 3 가 나오지는 않았다. SIF 설계 시 Target SIL을 만족시키는 것도 중요하지만 운전 시 SIL 등급이 계속 유지되게 하지 위해 인적오류, 시스템적 고장, 하드웨어고장 등에 의해 SIF 기능불능화가 되는 것을 예방하기 위한 기능안전관리시스템 (FSMS)를 적용하는 것도 중요하다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권2호
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• pp.74-81
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• 2017

장외영향평가란 사업장에서 취급되는 유해화학물질이 누출되었을 시 사업장 외부로 미치는 위험도를 산정하는 것으로, 사고시나리오별 영향평가를 실시하여 사고시나리오별 위험도를 산정하고, 안전성 확보방안 등을 고려하여 사업장의 최종 위험도를 결정하게 된다. 사업장의 최종 위험도에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 사고시나리오별 위험도로, 사업장에서는 사고시나리오별 위험도를 낮출 필요가 있다. 본 연구는 이 점에 착안하여 동일한 설비에 대하여 OGP/LOPA의 위험도 산정기법을 적용하여 사고시나리오별 위험도를 산정하고, 각 개시사건별 적용 가능한 완화장치를 검토하여 사고시나리오의 위험도 감소율을 산정하고, 위험도 산정기법별 적정 위험도 기준을 제시하고자 한다. 적용 가능한 모든 완화장치를 고려하여 사고시나리오의 안전성 향상도를 산정할 경우 OGP에 의한 위험도는 8.05E-04, LOPA에 의한 위험도는 1.00E-04로 분석되었으며, IPL 적용사례에 따라 완화장치를 적용한 경우의 위험도는 1.34E-02로 분석되어서, 완화장치를 적용하지 않은 경우의 LOPA 적용시에 비해 위험도가 33배 가량 낮아지는 것으로 나타났다. 완화장치 적용 수준에 따른 안전성 향상율을 비교 검토하여 장외영향평가 시 사업장의 적정 위험도 기준을 제시하였다. 본 연구결과에 따르면 LOPA를 적용한 사고시나리오의 적정 위험도 기준은 $10^{-2}$ 수준으로 나타났으나, 유사연구의 사고시나리오별 적정 위험도 기준은 $10^{-3}{\sim}10^{-4}$ 수준으로, LOPA를 적용하여 사고시나리오의 위험도를 산정하는 경우 허용 불가능한 수준으로 결정될 수 있다. 따라서 LOPA를 적용하는 경우 허용 가능한 위험도 수준을 만족하기 위해서는 완화장치 적용 원칙 외에 추가로 적용 가능한 모든 완화장치를 적용하여야 하며, OGP에 비해 LOPA를 적용하는 경우 위험도가 높게 산정되는 경향이 있으므로 위험도 기법별로 허용 가능한 위험도 수준을 다르게 설정해야 할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제21권5호
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• pp.95-103
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• 2017

제조산업 현장에서는 수많은 유해위험물질이 사용, 처리 및 생산되고 있으며, 암모니아를 취급하는 시설에서 많은 누출, 화재 폭발사고가 보고되고 있다. 유해위험시설에서의 위험관리 및 사고예방을 위하여 공정안전관리(PSM), 가스안전관리(SMS), 장외영향평가(ORA) 제도 등 다양한 안전환경관리 프로그램이 국내 산업현장에 적용되고 있고 학계에서도 위험성평가 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 암모니아 입하 및 저장 시설을 대상으로 정량적 위험성평가가 수행되었는데 사고 시나리오에 대한 피해영향범위 산정에는 장외영향평가용 KORA 프로그램, 사고 빈도 분석에는 LOPA PFD 활용 방식을 적용하였다. 평가 결과 추정된 위험도를 완화하고 지속적인 위험을 관리하는 방안으로 누출 감지 및 비상 차단, 물 분무 및 증기 희석 설비, 방류벽 및 트렌치, 누출 비산 방호 등 공정 안전설계 하드웨어 개선부분과 위험관리기준 효과적 적용, LOPA 보완적용, 보조 피해영향범위 산정 프로그램 활용, 위험도기반 공정안전관리제도 적용, 공정위험성 재평가 및 이행성 관리 등 프로그램 및 제도 운용 측면에서의 방안이 제시되었다.

• 한국안전학회지
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• 제35권6호
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• pp.1-8
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• 2020

In recent years, hydrogen has received much attention as an alternative energy source to fossil fuels. In order to ensure safety from the increasing number of hydrogen refueling stations, prevention methods have been required. In this regard, this study suggested an approach to reduce the risk of hydrogen refueling station by increasing Safety Integrity Level (SIL) for a Steam Methane Reformer (SMR) in On-Site Hydrogen Refueling Station. The worst scenario in the SMR was selected by HAZOP and the required SIL for the worst scenario was identified by LOPA. To verify the required SIL, the PFDavg.(1/RRF) of Safety Instrumented System (SIS) in SMR was calculated by using realistic failure rate data of SIS. Next, several conditions were tested by varying the sensor redundancy and proof test interval reduction and their effects on risk reduction factor were investigated. Consequently, an improved condition, which were the redundancy of two-out-of-three and the proof test interval of twelve months, achieved the tolerable risk resulting in the magnitude of risk reduction factor ten times greater than that of the baseline condition.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.447-460
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• 2012

In this study, the shutdown system of the fuel gas supply system is designed based on the Safety Integrity Level of IEC 61508 and IEC 61511. First of all, the individual risk($10^{-4}$/year) and the risk matrix which are the risk acceptance criteria are set up for the qualitative risk assessment such as the HAZOP study. The natural gas leakage at the gas supply pipe is identified as the highest risk among the hazards identified through the HAZOP study and as a safety instrumented function the shutdown function for leakage was defined. SIL 2 and PFD($2.5{\cdot}10^{-3}$) for the shutdown function are determined by the layer of protection analysis(LOPA). The shutdown system(SIS) carrying out the shutdown function(SIF) is verified and designed according to qualitative and quantitative requirements of IEC 61508 and IEC 61511. As a result of SIL verification and SIS conceptual design, the shutdown system is composed of two gas detectors voted 1oo2, one programmable logic solver, and two shutdown valve voted 1oo2.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권7호
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• pp.2072-2076
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• 2014

Sub-micrometer size gold particles were electrodeposited on a transparent fluorine-doped tin oxide (FTO) from acetonitrile solution containing $AuCl_4{^-}$ and tetramethylammonium tetraflouroborate (TMATFB) for detecting $NO_2{^-}$. A series of two-electron ($2e^-$) and one-electron ($1e^-$) reductions of the $AuCl_4{^-}-AuCl_2{^-}-Au$ redox systems were observed at FTO and a highly stable and homogeneous distribution of Au on FTO (Au/FTO) was obtained by stepping the potential from 0 to -0.55 V (vs. Ag/$Ag^+$). The Au/FTO electrode exhibited sufficiently high catalytic activity toward the oxidation of $NO_2{^-}$ with a detection limit (S/N = 3) and sensitivity of 2.95 ${\mu}M$ and 223.4 ${\mu}A{\cdot}cm^{-2}{\cdot}mM^{-1}$, respectively, under optimal conditions. It exhibited an interference-free signal for $NO_2{^-}$ detection with excellent recoveries from real samples.

• 한국안전학회지
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• 제34권4호
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• pp.41-48
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• 2019

In October 2018, a large fire occurred after an explosion in an internal floating roof tank (IFRT) that stores gasoline by wind lantern in Goyang city, Gyeonggi-do. Although there was no casualty damage, the fire inside the tank lasted for 17 hours, and caused a great wave socially, and it was a chance to review the safety of the atmospheric storage tank. In this study, the necessity of installing a flame arrester at peripheral vents was examined through the calculation of the size of ventilation pipe and ventilation rate of internal floating roof tanks in terms of the function of the peripheral vent. Next, the necessity of the emergency shut-off valve linked with the high-level alarm to prevent the overflow of the atmospheric storage tank was confirmed by LOPA. Finally, safety measures to prevent overpressure, flame propagation and overflow which cause major accidents in atmospheric storage tank are suggested.

• 한국안전학회지
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• 제33권6호
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• pp.37-41
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• 2018

Process safety technology has developed from qualitative methods such as HAZOP (hazard and operability study) to semi-quantitative methods such as LOPA (layer of protection analysis), and quantitative methods are actively studied these days. Quantitative risk assessment (QRA) is often based on fault tree analysis (FTA). FTA is efficient, but difficult to apply when failure events are not independent of each other. This problem can be avoided using a Markov process (MP). MP requires definition of all possible states, and thus, generally, is more complicated than FTA. A method is proposed in this work that uses an MP model and a Weibull distribution model in order to construct a reliability model for multiple dependent failures. As a case study, a pressure safety valve (PSV) is considered, for which there are three kinds of failure, i.e. open failure, close failure, and gas tight failure. According to recently reported inspection results, open failure and close failure are dependent on each other. A reliability model for a PSV group is proposed in this work that is to reproduce these results. It is expected that the application of the proposed method can be expanded to QRA of various systems that have partially dependent multiple failure states.

• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.57-62
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• 2011

현대의 화학공장 및 석유 가스산업 시설은 공정 및 설비가 더욱 복잡해지고 세분화됨으로써 산업현장에서는 다양한 잠재위험으로 인하여 화재, 폭발, 독성물질 누출 등의 중대 산업사고의 발생 가능성 및 사고결과의 피해가능 범위가 증가되고 있다. 이러한 위험요소를 줄이기 위하여 공정 내 안전장치를 설치하여 공정의 위험도를 줄여야 하지만, 공장 운전 효율성과 안전도는 서로 적절한 수준을 유지하지 않으면 잦은 검사와 확인으로 효율성을 저해할 수 있다. 그를 위하여 이번 연구에서 SIL(Safety Integrity Level)을 이용한 SIF(Safety Instrument Function)의 추가로 장치의 적절한 사양, 설계를 이루고 공정내의 잠재위험이 사고로 이어지는 것을 방지하여, 화학공장의 안전성을 향상시켰다.