정 성적 위험성 평가 방법

설계(관리)/공정안전관리(PSM)

위험성 평가기법 종류와 선정

2021. 3. 1.

평가기법 선정 시 고려사항

1. 특징의 고려

 1) 리스크 평가 기법이 적용되는 상황과 조직에 적합하여야 한다.

 2) 리스크에 대한 이해를 향상시키고, 리스크 처리방식에 대한 형식을 제공하여야 한다.

 3) 리스크 평가는 추적, 반복, 검증될 수 있어야 한다.

2. 대상과 범위의 고려

 1) 리스크 평가의 대상

 2) 의사 결정자의 요구

 3) 문석되는 리스크의 유형과 범위

 4) 결과에 대한 잠재적 영향

 5) 전문지식, 사람 그리고 요구된 기타 자원의 수준

 6) 데이터 및 정보의 유용성

 7) 리스크 평가결과의 수정/갱신 필요성

 8) 규정과 계약상의 요건

3. 영향요인의 고려

 1) 자원의 이용 가능성

  (1) 리스크 평가팀의 역량 및 능력

  (2) 조직 내의 리스크 평가기간 및 기타 자원의 제약

  (3) 외부자원이 요구되는 경우 이용 가능한 자산

 2) 불확실성의 본질 및 수준

 3) 복잡성(Complexity)

평가기법의 종류

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"이 시설의 사고확률은 ○년에 한 번 발생할 가능성이 있으며 가장 취약한 부위는 ○○이다" "사고발생시 상황은 ××와 같으며 사고로 인한 인명 및 재산피해의 규모는 ○○까지므로 ××와 같은 조치를 필요로 한다"

이는 정량적 위험성평가기법(QRA)을 적용했을 때 나타난 구체적인 결과를 단적으로 예시한 것이다.

현재 막대한 기초투자비와 대규모의 고가장비들로 이루어진 장치산업분야에서는 풍부한 경험과 깊이있는 공학적 지식을 바탕으로 코드, 가이드라인, 체크리스트, 표준규격 등의 관리체계를 통해 사업장내에서 상당한 수준의 안전을 보증하고 있다.

하지만 여전히 관련된 사고의 개연성은 상존하고 있으며 인명 및 재산피해를 수반한 사고도 지속적으로 발생하고 있다.

최근 SK정유에서 발생한 열교환기 화재사고는 이를 단적으로 증명하는 사건이었다.

이같은 이유로 중대한 사고를 미연에 방지키 위한 새로운 기술적 접근방법이 필요하게 됐고 QRA는 이러한 업계의 요구를 충족시킬 수 있는 방안으로 등장하고 있다.

즉 사고의 잠재적인 가능성을 미리 인지하고 이를 통제·관리함으로써 사고를 미연에 방지할 수 있는 최신 기법이다. 국내에도 이같은 선진기술에 대해 2∼3년전부터 소개되기 시작해 관심이 고조되고 있으며 최근에는 일부 산업체의 현장에서 유용히 활용되기 시작됐다.

QRA의 탄생과 발전

QRA는 유럽에서 시작됐다.

1974년 영국 프릭스브로(Flixborough)의 사이크로 헥산(Cyclo Hexane) 증기운 폭발사고와 76년 이탈리아의 세베소지방에서의 다이옥신(Dioxine) 누출사고가 계기가 됐다.

이후 82년 유럽공동체내 안전을 담당하는 세베소위원회의 설치와 86년 영국의 주요산업위험관리법(CIMAH)이 제정된 이후 급격히 발전하게 됐다.

실질적으로 장치산업에서의 QRA기법은 최근 15년동안 항공우주, 전자, 원자력산업 등을 통해 급격한 발전을 이룩해 왔으며 선진국에서는 거의 모든 산업전반에 걸쳐 폭넓게 사용되고 있다.

이는 정량적 접근방법이 화학반응의 동력화, 열전달 부식율, 유체역학, 용기, 파이프 및 장치의 구조적 강도뿐만아니라 거의 모든 산업전반분야의 구체적인 유사항목까지도 경험이나 실험, 계산식 등을 통해 계량화할 수 있기 때문이다.

이같은 이유로 장치산업에서의 QRA는 위험을 정량화하고 위험감소 전략을 분석할 수 있는 도구를 제공하게 되는 것이다.

즉 공정상의 전반적인 위험에 대한 개별원인을 확인하고 이를 통해 안전도에 대한 우선 순위를 매길수 있으며 자주 발생하는 사소한 사고로부터 중대사고에 이르기까지 일관된 방법을 통해 위험제어의 정확한 방향을 제시해주게 되는 것이다.

QRA의 구성요소와 방법

QRA의 바탕을 이루는 기본개념은 4가지 기본물음으로부터 시작된다.

'잘못될 수 있는 것은 무엇인가?, '그 원인은 무엇인가?', '결과는 어떠할 것인가?', '그 결과는 어떻게 전개 될것인가?'다. 이를 통해 전체시설을 조망하고 4가지 물음을 구체적인 분석방법에 대입함으로서 발생할 수 있는 문제에 접근, 그 대책을 수립할 수 있는 결과를 얻어내게 되는 것이다.

따라서 이같은 물음의 구체적인 해답을 찾기 위해 QRA는 정성적 평가를 기초로 사고의 발생빈도분석(Frequency Analysis)과 피해영향분석(Consequence)을 통해 결과를 도출한다.

즉 Check List, PrHA(Perliminary Hazard Analysis), HAZOP(Hazard and Operability Study), FMEA(Failure Mode Effect Analysis), FMECA(Failure Mode Effect Criticality Analysis) 등의 기법으로 위험성을 인지하고 도출된 주요 위험성에 대해 사고발생확률과 사고발생에 따른 가상 시나리오를 통해 피해범위를 추정해 내는 것이다.

이때 사고발생확률을 계산하기 위해 FTA(Fault Tree Analysis)와 ETA(Event Tree Analysis), HEA(Human Error Analysis) 등의 기법을 사용하게 되며 피해범위를 추정하기 위해 유체의 누출량, 화재의 계산, 폭발의 해석, 가스확산의 계산 등을 시나리오를 적용해 폭발과합, 복사열, 파편, 독성가스의 영향에 의한 인명 및 재산의 손실 정도를 계산내는 것을 말한다.

1. 사고의 발생빈도 분석평가기법

QRA의 구성요소중 사고의 발생빈도 분석기법은 공정기기장치의 연속적인 고장(Failure)이 사고에 미치는 확률을 계산하는 방법으로 시스템의 안전에 관한 많은 정보가 제공되기 때문에 시스템의 안전성을 평가하는 효과적인 도구로 활용된다.

1) FTA(Fault Tree Analysis)

하나의 특정한 사고에 대해 원인을 파악하는 연역적 기법이다. 즉 사고를 초래할 수 있는 장치의 이상과 고장의 다양한 조합을 표시하는 다이어그램을 작성해 사고를 일으키는 장치의 이상이나 운전자의 실수간의 상관관계를 도출한다. 이때 수행자는 공정의 완전한 이해와 오랜 운전경험을 필요로 하며 많은 사고자료가 필요하다.

2) ETA(Event Tree Analysis)

초기사건으로 알려진 특정한 장치의 이상이나 운전자의 실수로 부터 발생되는 잠재적인 사고결과를 평가하는 귀납적 기법이다.

초기에 발생한 사건에 안전시스템을 대응했을때 성공·실패에 따라 후속사건을 도식적으로 표시하고 이를 다이어그램을 통해 사고의 진행상태의 상관관계를 정확히 추론하는 방법이다. 이때 검토자는 사고의 원인과 안전시스템의 기능에 관련된 지식을 필요로 한다.

3) HEA(Human Error Analysis)

사람들이 작업에 영향을 미칠 가능요소를 평가하는 방법으로 사고가 발생할 상황을 알아내는 기법이다.

이때 분석자는 기술자와의 면담을 수행하는데 익숙해야 하며 운전절차와 공정도와 같은 적절한 정보를 다룰 수 있어야 한다.

2. 사고의 영향평가 방법

사고 영향평가는 사고가 발생했을 때의 영향, 즉 사고피해가 어떤 식으로 전개돼 어떤 영향을 미칠 것인가를 가상, 특성별로 진행과정을 예측하는 기법을 말한다.

따라서 사고는 시설의 특성별로 진행 과정이 매우 다양하게 전개되는 상황에 대한 구체적인 시나리오를 작성하고 신뢰성있는 모델들을 적용, 정확한 결과를 예측해내는 것이 중요하다.

현재 다양한 사고의 전개과정을 시설, 지형, 기후조건 및 배경을 감안해 수 많은 모델들이 소개돼 있으나 보다 정확한 결과를 도출하기 위해서는 한가지 모델에 의존하지 않고 여러 가지 모델을 비교, 실제 환경에 가장 만족하는 모델을 사용하는 것이 유용하다.

이러한 영향평가를 위해 다양한 상황을 적용하는데 시설의 사고시 발생할 수 있는 ▲누출 ▲누출로 인한 화재 ▲누출로 인한 폭발로 구분, 시나리오를 적용해 다양한 피해도를 분석하게 된다.

QRA의 개대효과

QRA 실시후 그 결과는 구체적인 안전예방 활동에 활용할 수 있는 여러 가지 방안을 제시한다. 이는 시설 대 시설, 공장 대 공장의 위험성을 서로 비교해 볼 수 있을 뿐만 아니라 공장내에서도 각 시설에 대한 위험도를 서열화할 수 있기 때문이다.

사업자는 이를 통해 우선적인 관리대상을 선정, 안전투자를 효과적으로 수행할 수 있고 적절한 안전장치의 수량을 적용할 수 있어 경제적으로도 막대한 이익이다.

또한 신규시설에 대한 위험성의 판단자료로도 이를 활용하며 위험시설 주변에 새로운 시설이 들어설 경우 허용여부를 가름할 수 있다.

사고시 영향범위를 스크린할 수 있기 때문에 인근지역의 주민들에 대한 비상조치계획의 수립도 가능하며 다양한 영향분석 모델등으로 사고원인을 합리적으로 조사하는 자료로도 활용된다.

QRA의 더욱 발전된 모델로서 최근 선진국에서는 QRA와 경제성 분석(Feasibility Study)의 기법을 응용, 사업장의 이익분석기법(CBA)을 적용하고 있다.

이는 안전과 관련된 장치 또는 시설개선 등의 투자를 통해 사고 손실비용 감소, 생산성 향상으로 인한 기회비용증대 등의 투자비 대비 이익률을 평가하는 것을 말한다.

결국 투자활동의 적절성을 평가해줌으로써 사업주는 적정한 투자비용을 결정해 안전투자로 인한 간접이익을 추론해 낼수 있으며 이는 기업의 경쟁력 제고에 큰 도움이 되고 있다.

국내QRA적용의 현실태 및 전망

QRA는 가장 선진화된 안전성 평가기법임에도 불구하고 현재까지도 계산의 복잡성, 자료의 부족 등으로 인해 국내 장치산업에 쉽게 적용하지 못해왔었다.

국내에 소개되기 시작한 것도 종합적인 안전관리를 위해 한국가스안전공사측이 ‘96 SMS제도의 도입하면서부터다.

당시 국내에서는 시설 및 장치의 건전성을 위주로 장치산업의 안전을 판단해오고 있어 위험성 평가를 이용한 공정분야의 잠재위험 도출 및 관리하는 기법의 필요성이 제기됐기 때문이다.

하지만 최근 가스안전공사를 비롯 학계를 주축으로 외국에서 발생된 Reliability Data를 이용하는 등의 연구를 통해 국내의 기술도 상당 수준에 근접했다.

이와 함께 실질적인 현장적용을 위해 다양한 노력들이 전개되고 있으며 최근에는 公社가 주축이 돼 관련분야의 전문가들이 연구회를 결성, 사업장에 QRA의 보급확대를 위해 노력중이다.

公社 시스템진단처는 도입초기부터 학계와 공동으로 관련소프트웨어 개발 등에 노력해왔으며 지난해에는 10여개 석유화학사 및 가스산업시설에 QRA기법을 적용, 기술적 발판을 마련했다. 올해부터는 현장을 중심으로 公社의 진단업무에 응용하고 있으며 용역사업도 본적적으로 시작할 예정이다.

결론

QRA를 수행하는데 있어 관건은 경험과 기술력의 축적이다.

즉 축적된 경험과 기술이 풍부할수록 정확한 결과를 도출할 수 있으며 이렇게 분석된 자료는 사업자의 안전과 경영에 큰 도움을 제공한다는 점에서 이러한 기법의 적용은 중요할 수밖에 없다.

최근 SK정유는 한 건의 사고로 수백억원대의 손해를 입었고 이미지, 공장가동 중단으로 인한 경영손실 등을 감안한다면 손해액은 천억원대를 넘을 것이라는 분석이다.

이는 치열한 경쟁을 벌이고 있는 장치산업의 국제무대에서 계획적인 안전활동의 부재가 낳은 최악의 결과라고 할 수 있다.

따라서 장치산업에 있어 사업장의 적극적인 안전확보란 측면과 치열한 기업전쟁에서 경쟁력 확보를 위해선 QRA와같은 선진기법의 현장적용은 사업의 성패에 기여할 첨단무기와 같은 존재인 것이다.