추출 및 층분리 HAZOP

 

회분식 반응기(Batch Reactor)에서 용매를 수동 투입하고, 추출(Extraction) 및 층분리(Phase Separation)를 거쳐 물질을 수동 이송하는 공정은 자동화 공정보다 작업자 숙련도와 목측(Visual Inspection)에 의존하는 비중이 높다. 따라서 인적 오류(Human Error)와 물리적 사고 위험을 중심으로 HAZOP을 분석한다.

 

 

 

추출 및 층분리 HAZOP

주요 이탈(Deviation) 분석 및 해소 방안

수동 조작 단계에서 발생할 수 있는 주요 위험 요소를 식별한다.

1. 용매 과다/과소 투입 (Flow More/Less)

• 원인: 수동 밸브 조작 미숙, 계량컵/유량계 오독, 투입량 계산 착오.
• 결과: ① More일 경우 반응기 넘침(Overflow), 추출 효율 저하, 후속 층분리 시간 지연. ② Less일 경우 목표 물질 용해 부족으로 인한 수율 저하 및 불순물 혼입.
• 해소 방안: 투입 전 더블 체크(Double Check) 절차 수립, 반응기 내 벽면에 액위 지시선(Level Mark) 표시, 투입용 정량 펌프 및 인터록(Interlock) 설치.

2. 층분리 불량 및 오배출 (Phase Separation Failure/Other Than)

• 원인: 계면(Interface) 확인용 시창(Sight Glass) 오염으로 인한 오판, 배출 밸브 개도 조절 실패, 층분리 대기 시간 부족.
• 결과: 목적 물질이 폐기물 라인으로 버려지거나(Loss), 불순물이 제품 라인으로 혼입(Contamination)되어 후속 공정 위험 초래.
• 해소 방안: 시창(Sight Glass)에 조명 및 세척 장치(Wiper) 설치, 계면 검출기(Interface Detector) 도입, 배출 라인에 샘플링 포트(Sampling Port) 설치하여 육안 확인 병행.

 

 

핵심 위험 요인 및 해소 방안

1. 정전기 방전 및 화재 (Static Electricity)

• 위험: 가연성 용매를 수동으로 투입하거나 배출할 때, 유체와 배관 벽면의 마찰로 정전기가 발생한다. 특히 수동 투입 시 용매가 낙하하며 발생하는 분무(Mist)는 점화원 존재 시 폭발 위험이 매우 크다.
• 해소 방안: 투입 배관을 반응기 바닥까지 연장하는 딥 파이프(Dip Pipe) 적용(낙하 거리 최소화), 반응기 및 이동식 용기 간의 접지 및 본딩(Earthing & Bonding) 철저, 질소(N₂) 분위기 유지.

2. 유독 증기 노출 (Vapor Exposure)

• 위험: 수동 투입을 위해 맨홀(Manhole)을 개방하거나 층분리 확인을 위해 시창 근처에서 작업할 때 유독한 용매 증기에 작업자가 노출될 수 있다.
• 해소 방안: 국소 배기 장치(Local Exhaust) 상시 가동, 작업자 전용 보호구(PPE) 착용 엄격화, 밀폐형 투입 시스템(Closed Loading System) 권장.

 

 

공정 이탈 시나리오 요약 (HAZOP Work Sheet)

이탈 (Deviation)	원인 (Causes)	결과 (Consequences)	안전장치 (Safeguards)
Flow More	수동 밸브 폐쇄 지연	반응기 오버플로우, 환경 오염	액위 고알람(LAH), 유출 방지 턱
Pressure High	질소 퍼지 과다, 배기 라인 폐쇄	반응기 파손 및 용매 분출	안전 밸브(PSV), 압력계(PG)
Other Than (Composition)	층분리 오조작 (계면 오인)	제품 손실 또는 순도 저하	시창 세척기, 샘플링 분석
Action Reverse	배출 밸브 오선택	제품을 폐수 처리장으로 오송	밸브 식별 표지판, 잠금 장치(LOTO)

 

 

결론 및 제언

수동 공정에서는 "밸브 오조작"이 가장 큰 위험 요소이다. 이를 방지하기 위해 각 밸브에 고유 번호를 부여하고, 운전 절차서(SOP)에 "1번 밸브 폐쇄 후 2번 밸브 개방"과 같이 명확히 기술해야 한다.