Flashing의 HAZOP 연관성 분석

HAZOP 분석에서 Flashing(플래싱)은 Pressure Low(압력 감소)의 직접적인 원인이 아니며, 압력 감소에 따라 발생하는 결과 또는 현상으로 분류한다.

 

 

 

Flashing의 HAZOP 연관성 분석

Flashing은 고압 상태의 액체가 저압 환경으로 노출될 때 액체의 일부가 즉시 증기로 변하는 현상을 의미하며, 이는 물리적으로 압력 저하 이후에 수반되는 과정이다.

 

 

물리적 기전 및 인과관계

• 현상: 고온 고압의 액체가 조절 밸브(Control Valve)나 배관 파손 부위를 통과하며 압력이 급격히 낮아질 때, 액체의 엔탈피가 해당 압력에서의 포화 상태보다 높아져 여분의 에너지가 기화 잠열로 소모된다.
• 선후 관계: 외부 요인에 의해 압력이 강하(Pressure Low)한다. 이로 인해 유체의 평형 상태가 깨지며 Flashing이 발생한다.
• 부피 변화: Flashing 발생 시 액체 대비 기체의 부피는 약 1 * 10³ 배 이상 팽창한다.

 

 

Flashing이 Pressure Low와 함께 검토되는 이유

HAZOP에서 Pressure Low를 검토할 때 Flashing을 언급하는 이유는 압력 저하가 가져오는 위험한 결과이기 때문이다.

• 온도 급강하: 기화에 필요한 잠열을 주변 액체와 배관에서 빼앗아가므로, 계 내의 온도가 급격히 떨어진다. 이는 저온 취성(Brittle Fracture)에 의한 재질 파손 위험을 유발한다.
• 유동 저해 (Two-phase Flow): 배관 내에 액체와 기체가 섞인 2상 흐름이 형성되어 유동 저항이 급증하고, 설계 유량 확보가 불가능해진다.
• 진동 및 소음: 고속의 가스 팽창으로 인해 배관에 강한 진동과 소음이 발생하며 구조적 손상을 입힌다.

 

 

Pressure Low를 유발하는 실제 원인 (Root Causes)

HAZOP 보고서의 Pressure Low 원인 항목에는 Flashing 대신 다음과 같은 근본 원인을 기재한다.

• 상류측 공급 차단: 상류 밸브가 닫힌 상태에서 하류로 유체가 계속 인출되는 경우
• 냉각 장치 과작동: 열교환기 등의 냉각 성능이 비정상적으로 높아져 내부 가스가 응축되는 경우
• 계통의 외부 누설: 배관이나 장치의 파손으로 내부 물질이 대기로 유출되어 압력이 평형을 이루려는 경우
• 진공 펌프 오작동: 공정상 진공을 유지하는 장치가 설계치 이상으로 내부 기체를 배출하는 경우

 

 

수치적 기준 및 관리

• 압력 변화: 정상 운전 압력(Pₙ)이 설계 압력(Pₐ)의 0.5 배 이하로 떨어질 경우 Flashing에 의한 물리적 충격을 상세히 분석한다.
• 방지 대책: 압력 저하를 감지하여 유출을 차단하는 Low Pressure Shutdown(PSL) 시스템을 구축하고, 필요시 질소(N₂) 등을 보충하여 압력을 유지한다.

 

 

요약 및 결론

Flashing은 Pressure Low의 원인이 아니며, 압력 저하에 의해 유발되는 공정 현상이다.

따라서 HAZOP 분석 시 원인 항목에는 압력을 떨어뜨린 근본적인 기계적/운전적 결함을 기술하고, Flashing은 그로 인해 발생하는 '설비 손상'이나 '저온 취성' 등의 결과 항목에 기술한다.