고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 플렌트 중합공정의 안전건전성수준(SIL)을 이용한 반정량적 신뢰도 분석에 관한 연구

Abstract

본 분석의 목적은 HDPE(High Density Polyethylene) 플랜트 중합공정에서 폭주반응 등의 원인으로 반응기와 후단라인에 과압방지를 위해 설치를 계획하고 있는 SIS(Safety Instrumented System)의 신뢰도가 압력방출밸브(PSV: Pressure Safety Valve)가 요구되는 안전건전성 수준(SIL: Safety Integrity Level)으로 설계되어 있는지를 정량적으로 분석하고자 한다. 연구결과로는 신뢰도 자료를 입수하여 압력방출밸브의 요구시 실패확률(PFD: Probability of Failure on Demand)을 조사한 결과 압력방출밸브의 PFD는 최대 2.83E-4부터 최소 1.52E-3에 걸쳐 분포되어 있으며, 이로부터 SIS에 대한 안전건전성 수준(Safety Integrity Level, SIL)의 목표 등급을 SIL 3으로, PFD는 1.00E-3에서 1.00E-4로 결정하였고, SIS에 대한 성공기준을 마련하기 위하여 신뢰도모델을 구축하고 이를 토대로 고장수목 분석(FTA: Fault Tree Analysis) 기법을 이용하여 SIS의 요구시 실패확률에 대한 정량화를 수행한 결과 SIS에 대한 PFD는 7.30E-4로 계산되었다. 따라서 SIS의 신뢰도가 압력방출밸브가 요구되는 안전건전성 수준(SIL)으로 설계되어 있다고 판단된다.