압력 방출 시스템(Relief system)과 감압 시스템 (Depressuring System)

공정 안전 설계에서 압력 방출 시스템(Relief system)과 감압 시스템 (Depressuring System)은 장치를 보호한다는 목적은 같으나, 작동 원리, 목적, 그리고 설계 기준에서 큰 차이가 있다.

 

 

 

압력 방출 시스템(Relief system)과 감압 시스템 (Depressuring System)

 

'방출(Relief)'은 압력이 찼을 때 뿜어내는 기계적 동작에 초점이 맞춰져 있는 반면, '감압(Depressuring)'은 용기 내부의 압력(Pressure) 자체를 강제로 낮추는(De-) 행위에 초점이 맞춰져 있다.

 

 

주요 차이점 비교 (Comparison)

구분	압력 방출 시스템 (Relief System)	압력 방출 시스템 (Depressuring System)
작동 원리	수동적(Passive): 설정 압력(Pₛ) 도달 시 기계적 힘으로 자동 개방	능동적(Active): 운전원 조작이나 로직(ESD)에 의해 밸브 강제 개방
주요 목적	과압 방지: 압력이 설계 압력을 초과하여 장치가 파열되는 것을 방지	응력 관리: 화재 시 열로 약해진 금속 용기가 낮은 압력에서도 파열되지 않게 압력을 제거
대표 장치	안전 밸브(PSV), 파열판(Rupture Disk)	비상 감압 밸브(EDPV, Emergency Depressuring Valve)
설계 기준	API STD 520/526 (용량 산정 및 오리피스 크기)	API STD 521 (시간당 감압 속도 기준)
작동 시점	공정 이상으로 압력이 비정상적으로 상승했을 때	화재 발생 시 또는 긴급하게 공정 내 유체를 제거해야 할 때

 

 

 

시스템별 상세 설명

1. 압력 방출 시스템 (Relief System)

이 시스템은 장치가 견딜 수 있는 압력의 한계치를 넘지 않도록 하는 것에 집중한다.

• 기능: 용기 내부 압력이 상승하여 스프링의 힘을 이기면 밸브가 열려 유체를 배출한다. 압력이 다시 안전 수준으로 떨어지면 자동으로 닫힌다.
• 한계: 화재 상황에서 용기 벽면의 온도가 급격히 올라가 금속의 강도(Strength)가 떨어지면, 설정 압력(Pₛ) 미만에서도 용기가 터질 수 있는데, PSV는 이를 막지 못한다.

2. 감압 시스템 (Depressuring System)

이 시스템은 화재 시 장치의 구조적 건전성(Structural Integrity)을 유지하는 것에 집중한다.

• 기능: 화재 발생 시 지상에서 원격으로 혹은 자동 인터록에 의해 밸브를 완전히 열어 내부 압력을 대기압에 가깝게 빠르게 낮춘다.
• 기준(API 521): 일반적으로 화재 발생 후 15분 이내에 장치 압력을 7k g/cm²g 또는 설계 압력의 50% 중 낮은 수치까지 떨어뜨리는 것을 목표로 설계한다. 이는 화재 열로 약해진 금속이 내부 압력을 견딜 수 있게 하기 위함이다.

영어 원문	권장 한국어 번역	비고
Relief system	(비상) 압력 방출 시스템	압력 상승 시 자동 작동 (PSV 등)
Depressuring system	(비상) 감압 시스템	화재 등 비상시 강제 작동 (EDPV 등)

 

 

 

상호 보완적 관계 (Integrated Protection)

실제 공정에서는 두 시스템이 함께 설치되어 다중 보호 계층을 형성한다.

• 초기 단계: 공정 제어 시스템(BPCS)이 압력을 조절한다.
• 이상 발생: 압력이 상승하면 Relief system(PSV)이 작동하여 물리적 파손을 막는다.
• 화재 발생: 화재가 지속되면 금속의 항복 강도가 저하되므로, Depressuring system(EDPV)을 가동하여 압력을 낮춰 대형 폭발(BLEVE 등)을 방지한다.

 

 

분석 포인트

HAZOP 분석 시, 대량의 인벤토리(Inventory)를 가진 고압 용기나 가연성 가스를 취급하는 장치에 대해 "PSV만으로 충분한가, 아니면 별도의 감압(Depressuring) 시스템이 필요한가?"를 검토하는 것이 중요하다.