안전밸브에서 Credit(인정) 여부

안전밸브 소요분출량 산정에서 Credit(인정) 여부는 과압 상황 발생 시 특정 장치나 제어 시스템이 정상적으로 작동하여 분출량을 줄여줄 수 있다고 믿어줄 것인가를 결정하는 매우 중요한 공학적 판단 기준이다.

 

 

 

안전밸브에서 Credit(인정) 여부

API 521(Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices) 지침을 바탕으로  Credit(인정) 여부에 관한 상세 기준이다.

 

 

Credit의 기본 원칙

안전밸브 설계의 대원칙은 "가장 불리한 조건(Worst-case Scenario)"을 가정하는 것이다. 따라서 일반적인 제어 시스템의 작동은 Credit을 주지 않는 것이 원칙이나, 특정 조건을 만족하는 경우에만 예외적으로 인정한다.

1. Credit을 인정하지 않는 경우 (No Credit)

• 일반 제어 밸브(BPV, TCV 등)의 응답: 과압이 발생했을 때 제어 시스템이 알아서 밸브를 열거나 닫아 압력을 조절할 것이라고 가정하지 않는다. (고장이 과압의 원인일 수 있기 때문)
• 운전원의 수동 조작: 비상 상황 발생 후 10~30분 이내에 운전원이 밸브를 조작하여 상황을 해결할 것이라는 기대는 Credit을 주지 않는다.
• 계기용 공기/전력 상실 시의 소프트웨어 로직: 유틸리티 고장 시 DCS(분산제어시스템)의 복잡한 연산 결과에 의한 안전 조치는 신뢰하지 않는다.

2. Credit을 인정하는 경우 (Credit Allowed)

• Fail-Safe 포지션: 계기용 공기 상실 시 밸브가 스프링에 의해 물리적으로 열리는 위치(Fail Open)는 Credit으로 인정하여 배출 경로로 간주한다.
• 고신뢰도 안전 보호 시스템(HIPPS): 일반 제어계와 완전히 독립된 하드웨어적인 차단 시스템은 엄격한 신뢰도 분석 후 Credit을 줄 수 있다.
• 체크 밸브(Check Valve): 역류를 방지하는 체크 밸브는 기계적 고장이 없는 한 정상 작동하는 것으로 간주한다.

 

 

주요 시나리오별 Credit 적용 사례

1. 사례 1: 냉각 상실(Loss of Cooling) 시나리오

• 공냉식 열교환기(ACHE): 팬이 정지하더라도 자연 대류(Natural Convection)에 의한 냉각 효과를 일부 인정할 수 있습니다.

       - Credit 범위: 보통 정상 용량의 15% ~ 30% 정도를 인정하나, 루버(Louver)가 Fail-Close 타입이면 0% 처리합니다.

• 냉각수(CW): 냉각수 펌프가 전력 상실로 정지하더라도, 높은 위치의 냉각탑(Cooling Tower)에서 오는 중력 유량이나 배관 내 잔류 수압에 의한 냉각은 보통 인정하지 않습니다.

2. 사례 2: 계기용 공기 상실(IA Failure) 시나리오

• 제어 밸브의 위치:

       - 유입 밸브가 FC(Fail Close)라면 유입이 차단된 것으로 Credit을 주어 소요분출량을 줄일 수 있다.

       - 유출 밸브가 FO(Fail Open)라면 배출 경로가 확보된 것으로 Credit을 주어 소요분출량을 줄일 수 있다.

       - 단, 해당 밸브에 핸드휠(Hand-wheel)이 달려 있어 운전원이 임의로 조작할 가능성이 있다면 Credit 인정 시 주의가 필요하다.

 

 

Credit 적용 시의 정량적 계산식 예시

냉각 상실 시 자연 대류 Credit을 적용한 소요분출량 계산식이다.

W = Wᵢₙ ⋅ (1 - Φ_credit)

• W: 최종 결정된 소요분출량 (kg/hr)
• Wᵢₙ: 정상 운전 시 유입 증기량 (kg/hr)
• Φ_credit: 인정되는 잔류 냉각 효율 (예: 0.15 ~ 0.20)

 

 

엔지니어링 팁

• Double Contingency(이중 사고) 배제: 두 가지 이상의 독립적인 고장이 동시에 일어난다고 가정하지 않는다. (예: 냉각수가 끊겼는데 동시에 안전밸브도 고장 난다는 식의 가정은 하지 않음)
• 문서화(Documentation): 특정 시나리오에서 Credit을 주었다면, 그 근거(제조사 데이터, API 지침 번호 등)를 반드시 명시해야 한다.
• 보수적 접근: 판단이 모호할 때는 Credit을 0으로 두는 것이 안전 설계의 기본이다.