HAZOP 이탈 (Deviations)

Hazop 방법론의 핵심 요소인 가이드 워드 (Guide Word), 매개변수 (Parameter) 및 이들의 조합으로 생성되는 이탈 (Deviations)에 대한 내용을 공유하고자 한다.

 

 

 

HAZOP 이탈 (Deviations)

가이드 워드 (Guide Word)

가이드 워드는 설계 또는 공정 의도(Design/process intent)로부터의 이탈(Deviation)을 상상해내기 위한 짧은 단어이다.

• 주요 가이드 워드: 가장 흔히 사용되는 세트는 없음(No), 증가(More), 감소(Less), 부가(As well as), 부분(Part of), 기타(Other than), 반대(Reverse) 등이다.
• 추가 가이드 워드: 시간(Time)과 시퀀스(Sequence)와 관련된 시간생략(No Time), 시간지연(More Time), 시간단축(Less Time), 조기조작(Action too early), 조작지연(Action too late), 기타 오조작(Wrong action taken) 등은 주로 회분식 공정(Batch-like processes)에서 사용된다.
• 작동 원리: 가이드 워드를 모든 매개변수에 차례로 적용하여, 설계 의도에서 벗어난 예상치 못하면서도 신뢰할 만한 이탈을 식별한다. 이는 잠재적인 운전 이탈에 대해 체계적이고 일관된 브레인스토밍(Brainstorming) 수단을 제공한다.
• 적용: 선정된 가이드 워드는 식별된 각각의 노드(Nodes)에 적용한다.

 

 

1. 표준 가이드 워드 (Standard Guide Words)

가이드 워드 (Guide Word)	기술적 정의 및 의미 (Technical Definition)	설계 의도와의 관계 (Relation to Intent)
없음 (No / None)	설계 의도에 따른 활동이나 목적이 완전히 달성되지 않은 상태	의도한 변수/동작이 0(Zero)이 됨
증가 (More)	설계 의도에서 설정한 정량적 수치보다 물리량이 커진 상태	수치적 상한값 초과
감소 (Less)	설계 의도에서 설정한 정량적 수치보다 물리량이 작아진 상태	수치적 하한값 미달
부가 (As Well As)	설계 의도대로 수행되면서, 추가적인 활동이나 물질이 포함된 상태	질적인 질서 위반 (오염, 부수 반응)
부분 (Part Of)	설계 의도의 일부만 달성되고 특정 요소가 누락된 상태	구성 성분이나 단계의 일부 결여
반대 (Reverse)	설계 의도와 논리적으로 정반대 방향으로 진행되는 상태	흐름이나 논리의 역전
기타 (Other Than)	설계 의도와는 완전히 다른 상태가 발생하거나 대체된 상태	완전한 기능적 대체 또는 이상 상태

 

 

2. 회분식 공정 특화 가이드 워드 분석 (Time & Sequence)

분류	가이드 워드(Guide Word)	기술적 정의 및 의미(Technical Definition)
시간 (Time)	시간생략 (No Time)	의도된 작업 단계가 시간상 전혀 이루어지지 않은 상태
	시간지연 (More Time)	의도된 작업 지속 시간(Duration)이 설계보다 길어진 상태
	시간단축 (Less Time)	의도된 작업 지속 시간(Duration)이 설계보다 짧아진 상태
순서 (Sequence)	조기조작 (Action too early)	작업이 설계된 시점보다 이른 시점에 수행된 상태
	조작지연 (Action too late)	작업이 설계된 시점보다 늦은 시점에 수행된 상태
	조작생략 (Action omitted)	전체 시퀀스 중 특정 조작 단계가 빠진 상태
	역행조작 (Action in reverse)	설계된 작업 순서와 정반대로 조작이 수행된 상태
	부분조작 (Action part of)	의도된 전체 조작 중 일부분만 수행된 상태
	다른조작 (Other than / Wrong action)	설계된 작업 대신 전혀 다른 작업이 수행된 상태

 

 

매개변수 (Parameter)

공정 매개변수는 일반적으로 다음과 같은 그룹으로 분류된다.

• 입력 매체 특성과 관련된 물리적 매개변수 (Physical parameters related to input medium properties)
• 입력 매체 조건과 관련된 물리적 매개변수 (Physical parameters related to input medium conditions)
• 시스템 동역학과 관련된 물리적 매개변수 (Physical parameters related to system dynamics)
• 회분식 공정과 관련된 비물리적 유형 매개변수 (Non-physical tangible parameters related to batch type processes)
• 시스템 운전과 관련된 매개변수 (Parameters related to system operations)

 

다음 매개변수들은 반드시 가이드 워드와 결합하여 사용할 필요는 없다.

• 계장 제어 (Instrumentation)
• 안전 배출 (Relief)
• 가동 시작 / 가동 정지 (Start-up / shutdown)
• 유지보수 (Maintenance)
• 안전 / 비상 대책 (Safety / contingency)
• 시료 채취 (Sampling)

 

 

1. 주요 공정 매개변수 분류 (Main Process Parameters)

일반적인 공정 시스템에서 가장 기본적으로 검토하는 물리적 매개변수이다.

그룹 (Group)	매개변수 (Parameter)	설계 의도 예시 (Design Intent)
유체 흐름 (Flow)	유량 (Flow)	특정 노드에 일정량의 유체를 지속적으로 공급
압력 (Pressure)	압력 (Pressure)	용기 및 배관의 설계 압력 Pₔ 내에서 운전 유지
온도 (Temperature)	온도 (Temperature)	반응 효율을 위해 일정 온도 Tₛ 범위를 유지
물리적 양 (Quantity)	액위 (Level)	탱크 내 유체의 양을 일정 범위 Lₘᵢₙ ~ Lₘₐₓ로 제어
성분 (Composition)	농도 (Concentration)	혼합물 내 특정 성분의 비율을 규격에 맞게 유지

 

 

2. 물리적 특성 및 시스템 동역학 매개변수 (Physical & Dynamic Parameters)

입력 매체의 상태나 시스템의 반응 특성과 관련된 매개변수이다.

• 입력 매체 특성 (Input medium properties): 점도(Viscosity), 밀도(Density), 상(Phase - 가스/액체/고체).
• 입력 매체 조건 (Input medium conditions): 유입 압력 Pᵢₙ, 유입 온도 Tᵢₙ.
• 시스템 동역학 (System dynamics): 반응 속도(Reaction rate), 시간(Time), 혼합(Mixing), 속도(Velocity).

 

3. 기타 및 비물리적 매개변수 (Other & Non-physical Parameters)

가이드 워드와 반드시 결합하지 않더라도 안전성 평가를 위해 검토해야 하는 항목들이다.

분류 (Category)	검토 항목 (Items to Consider)
시스템 운전 (Operations)	가동 시작(Start-up), 가동 정지(Shutdown), 시운전(Commissioning)
안전 장치 (Safety)	안전 배출(Relief), 비상 정지(Interlock), 방화 설비
유지 관리 (Maintenance)	장비 테스트(Test), 보수 작업, 세척(Cleaning), 시료 채취(Sampling)
계장 제어 (Instrumentation)	센서 고장, 통신 오류, 제어 루프(Control loop) 이상

 

 

 

이탈 (Deviation)

이탈은 공정 조건이 설계 의도에서 벗어날 수 있는 방식이며, 본 방법론의 핵심 요소이다.

• 식별 방법: 하나의 가이드 워드(Guide Word)와 하나의 매개변수(Parameter)를 일관성 있게 조합함으로써 체계적으로 식별한다.
• 역할: 미리 결정된 가이드 워드를 사용하는 질의 과정(Questioning process)을 통해 설계 의도와의 차이를 찾아낸다. 가이드 워드는 창의적 사고를 자극하고, 연구에 집중하며, 아이디어와 토론을 이끌어내는 역할을 수행한다.
• 신뢰성 검증: 모든 가이드 워드와 요소의 조합이 합리적이거나 신뢰할 만한(Credible) 이탈 가능성을 생성하는 것은 아니다. 일반적인 규칙에 따라 사용자가 예상하는 모든 합리적인 사용 및 오용 조건을 식별한 뒤, 그것이 신뢰할 만한지(Credible) 그리고 추가 평가가 필요한지 결정한다.
• 기록: 조합 결과가 신뢰할 만한 이탈을 생성하지 않는 경우를 명시적으로 문서화할 필요는 없다.

 

 

1. 주요 이탈 조합 사례 표 (Deviation Matrix Examples)

각 이탈은 설계 의도(Design intent)를 벗어난 신뢰할 만한(Credible) 비정상 상태를 나타낸다.

가이드 워드 (Guide Word)	매개변수 (Parameter)	이탈 (Deviation)	실제 공정 시나리오 사례 (Scenarios)
없음 (No)	유량 (Flow)	유량 없음 (No Flow)	펌프 고장, 상류 밸브의 오차단, 배관 폐쇄
증가 (More)	유량 (Flow)	유량 과다 (More Flow)	제어 밸브(Control Valve) 전개 고장, 펌프 속도 제어 실패
감소 (Less)	온도 (Temperature)	저온 (Low Temp)	열교환기(Exchanger) 가열 매체 공급 부족, 단열재 파손
증가 (More)	압력 (Pressure)	고압 (High Pressure)	하류 배관 폐쇄(Block-in), 반응기 내 급격한 반응 발열
부가 (As Well As)	성분 (Phase)	이물질 혼입 (Contamination)	셔츠(Shirt/Jacket) 파손으로 인한 냉각수 유입, 부식 편 혼입
반대 (Reverse)	유량 (Flow)	반대 (Reverse Flow)	체크 밸브(Check Valve) 고착으로 인한 유체 역행
부분 (Part Of)	성분 (Composition)	농도 불균형 (Wrong Ratio)	다성분 혼합 공정 중 특정 원료 라인 막힘
기타 (Other Than)	운전 (Operation)	비정상 모드 (Wrong Mode)	시운전(Commissioning) 중 오조작으로 인한 이상 유입

 

 

 

2. 회분식 공정 전용 이탈 사례 (Batch-specific Deviations)

시간(Time)과 시퀀스(Sequence) 요소가 중요한 회분식 공정에서는 다음의 이탈들이 추가적으로 검토된다.

매개변수(Parameter)	가이드 워드 (Guide Word)	공정 시나리오 예시 (Examples)
시간 (Time)	시간생략 (No Time)	촉매 투입 단계가 누락되어 반응이 개시되지 않음
시간 (Time)	시간지연 (More Time)	가열 시간이 길어져 생성물의 열분해 또는 압력 Pₐ 상승
시간 (Time)	시간단축 (Less Time)	불활성 기체 치환 시간 부족으로 용기 내 산소 농도 잔류
순서 (Sequence)	조기조작 (Action too early)	반응기 온도가 Tₛ에 도달하기 전 반응물을 조기 주입함
순서 (Sequence)	조작지연 (Action too late)	비상 냉각수 밸브 작동 지연으로 인한 반응기 온도 Tₚ 과열
순서 (Sequence)	조작생략 (Action omitted)	용기 밀폐 확인 절차 없이 가압 공정을 시작함
순서 (Sequence)	역행조작 (Action in reverse)	하류 밸브를 열기 전에 상류에서 고압 유체를 먼저 공급함
순서 (Sequence)	부분조작 (Action part of)	다단계 세정 과정 중 일부 단계만 수행하여 오염물 잔류
순서 (Sequence)	다른조작 (Wrong action)	반응기 세척 시 세정제 대신 공정 유체를 오투입함