진공(Vacuum)의 HAZOP 연관성 분석

설계 의도(Design Intent)가 진공(Vacuum)인 공정에서 압력(Pressure)에 대한 이탈(Deviation) 분석은 시스템이 설계된 음압 상태를 유지하지 못하고 상승하는 모든 상황을 포괄하여 수행한다.

 

 

 

진공(Vacuum)의 HAZOP 연관성 분석

진공(Vacuum) 이탈의 정의 및 가이드어(Guide Words) 적용

설계 의도가 진공인 노드(Node)에서 압력과 관련된 이탈은 주로 More(상승)와 Reverse(역류)의 관점에서 분석한다.

• More Pressure (압력 상승): 진공도가 파괴되어 대기압에 도달하거나, 양압(Positive Pressure)으로 전환되는 상태를 의미한다.
• Reverse Flow (역류): 진공 파괴로 인해 하류(Downstream) 또는 외부의 물질이 노드 내부로 역유입되는 현상을 의미한다.

 

 

주요 원인(Causes) 분석

진공 시스템에서 압력이 상승하는 주요 원인은 다음과 같이 분류한다.

• 작업자 실수 및 절차 위반: 진공 해제 밸브(Vacuum Break Valve)의 오조작 또는 조기 개방.
• 설비 결함: 진공 펌프(Vacuum Pump)의 정지, 이젝터(Ejector)의 구동 증기(Motive Steam) 공급 중단.
• 외부 유입: 밀봉(Sealing) 불량에 따른 외부 공기 흡입(Air Inleakage).
• 공정 이상: 열교환기(Heat Exchanger) 튜브 파손으로 인한 고압 유체의 진공 측 유입.

 

 

결과(Consequences) 및 물리적 현상

압력 상승 시 발생하는 결과는 공정 특성에 따라 심각도가 달라진다.

• 생산 효율 저하: 진공 증류탑(Vacuum Distillation Column)의 분리 효율 급감 및 제품 순도 저하.
• 화재 및 폭발: 산소와 반응성이 있는 물질이 존재하는 경우, 공기 유입(Air Inleakage)에 의한 산소 농도 상승으로 폭발 범위(Explosive Range) 형성.
• 장치 손상: 급격한 압력 변화에 따른 서지(Surge) 현상 발생 및 내부 구조물(Tray 등)의 물리적 변형.
• 화학적 변화: 산소 접촉에 의한 제품의 산화(Oxidation) 및 품질 변질.

 

 

보호 장치(Safeguards) 평가

분석 시에는 수동적 보호 장치(Passive Safeguards)의 유효성을 우선 고려한다.

• 설계 압력(Design Pressure): 용기(Vessel)가 견딜 수 있는 최대 허용 압력(MAWP).
• 진공 차단 시스템(Vacuum Breaking System): 압력 제어 루프(Pressure Control Loop)에 의한 자동 질소(N₂) 공급.
• 역류 방지 장치: 체크 밸브(Check Valve) 및 긴급 차단 밸브(Emergency Shutdown Valve, ESDV).

 

 

HAZOP 워크시트(Worksheet) 작성 예시

가이드어(Guide Words)	이탈(Deviations)	원인(Causes)	결과(Consequences)
More	압력 상승 (More Pressure)	구동 증기(Motive Steam) Pₛₜₑₐₘ 공급 중단	진공도 상실에 따른 증류 효율 저하 및 하류(Downstream) 공정 운전 불능
Reverse	역류 (Reverse Flow)	진공 펌프 정지 후 체크 밸브(Check Valve) 고착	폐가스 라인의 물질이 노드 내부로 역류하여 촉매 오염(Contamination) 유발

 

진공 공정에서 압력 상승은 종종 대기 중 산소 유입으로 인한 화재 위험과 직결되므로, 산소 농도 감지기(Oxygen Analyzer) 등의 추가 보호 장치 검토가 수반되어야 한다.