Digital device를 이용한 화학공장의 공정 patrol system 개선 방안 연구 = A study on the improvement of process patrol system using digital device in chemical plant

국문 초록 (Abstract)

화학산업의 발전과 성장은 국가 산업발전에 크게 기여한 측면이 있는 반면에 통제, 관리 실패로 인한 화학사고 발생이라는 어두운 면이 있는 것도 사실이다. 대부분 화학공장은 다양한 유독성 및 인화성 화학물질을 다루고 있기 때문에 한 번의 사고만으로도 막대한 인적, 물적 손실을 초래한다. 특히 국내 화학사고가 증가하고 있으며, 그 중 누출 사고가 지속적으로 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 이러한 누출 사고의 방지를 위해서는 화학공장의 평소 현장안전관리 시스템이 가장 중요하다.
누출에 대비한 시스템으로 공정에 가스 누출 감지기, CCTV, 화재 감지기 등이 설치되어 있으나, 설비의 센서 작동 이상 및 고장으로 잘못된 정보를 수신할 경우 현장의 이상 상황을 조기에 감지하지 못할 수도 있어 감시 설비에만 전적으로 안전을 의존할 수 는 없는 것이다. 본 논문은 이런 감시 설비들의 문제점을 보오나 할 수 있는 기본적이면서도 필수적인 현장 순찰(Patrol)을 강화하기 위하여 PDA와 Beacon을 통해 공정안전관리 측면에서 개선된 방법을 제시하였다. 그리고 제시한 방안에 대한 타당성을 검증하기 위해 울산, 여수, 대산 소재 A, B, C 화학공장에 Beacon을 제외한 PDA를 공정 순찰(Patrol) System에 2개월 적용하였고 이에 대해 총 98명을 상대로 만족도 설문조사를 실시하였다. 공정 순찰(Patorl)에 PDA사용을 통해 확인된 개선점은 다음과 같다.
첫째, 작업자의 실수 및 업무 소홀에 의한 화학공장 공정 순찰(Patrol) 지점을 누락하는 실수를 방지할 수 있다. Logging 지점마다 주변에 바코드를 부착하면 작업자는 PDA를 지참하고 순찰(Patrol)을 수행하기 떄문에 바코드를 스캐너로 반드시 스캔해야 그 Gauge값들을 입력할 수 있다. 즉, 바코드를 스캔하면서 그 주변을 몇 시에 순찰(Patrol) 하였는지 기록이 남게 되어 만약 사고가 날 경우 사고의 경위 파악이 쉽게 된다. 또한 바코드를 스캔하지 않은 순찰(Patrol) 지점이 있다면 PDA에 기록이 남고 경고 알림을 통해 작업자의 업무 소홀을 방지할 수 있다. 안전관리 측면으로 현장에서 꼭 주기적으로 확인해야하는 순찰지점에 대한 누락을 방지하는 것이다.
둘째, Logging 시 종이 Sheet를 PDA로 대체하면서 업무의 편의성을 증가시킬 수 있다. 보통 큰 종이에 Logging하는 것에 비해 작은 PDA 사용으로 간편할 뿐만 아니라 내구성이 뛰어나 활동성을 요하는 현장 업무에 적절하다. 야외에서 폭우, 폭설 중에 종이 Sheet를 기록해야 되는 애로사항으로 업무효율을 떨어뜨리게 하지만 방수, 방진의 산업용 PDA에 기록하는 특성상 위와 같은 애로사항에 대해 업무효율을 증진시켜 주는 것이다.
셋째, Logging Data의 Big Data화로 기존보다 활용범위를 넓힐 수 있다. 종이로만 기록되어 온 수많은 Logging Data를 PDA를 활용해 컴퓨터로 송신하면 Big Data로 누적되어 공정 파라미터들의 최적값 산출에 활용될 수 있다. DCS Data와 겹치는 항목에 대해서는 오차 범위를 벗어나는 값들에 대해 자동적으로 알람을 띄우게 하여 온도, 압력, 레밸 등 DCS로 송신하는 계기가 잘못 되었는지 Local Gauge가 잘못되었는지 확인할 수 있다. 이에 온도, 압력, 레밸 등의 파라미터들을 보고 공정 운전을 하는 화학공장의 특성상 이 값들에 대한 오류가 있을 시 공정 안전상에 문제가 될 수 있기 떄문에 이를 미연에 방지할 수 있을 것이다.
설문조사로 진행 된 결과 확인된 개선점은 위와 같지만 이번 연구에서 적용하지 못하였던 Beacon을 PDA와 같이 적용할 시 아주 뛰어난 공정안전관리 Device중 하나가 될 것으로 기대되며 이에 대한 예상 효과는 다음과 같다.
첫째, 위험성 평가를 통해 도출된 위험지역에 Beacon 설치를 통한 작업자 위치 모니터링이 가능하다. GPS보다 정밀한 위치 추적이 가능한 Beacon을 설치한 곳에서부터 몇 m를 위험구역으로 할 것인지 설정하면 작업자가 위험 지역에 진입할 시 Control Room에서 이를 확인할 수 있게 하고, 위험지역 내에서의 위치를 실시간으로 모니터링이 가능하다.
둘째, Beacon이 설치된 위험 지역 진입시 팝업, 소리, 진동과 같은 알람으로 위험지역임을 환기 시킬 수 있다. 작업자가 위험지역에서 팝업 서비스를 통해 위험지역에서의 위험 인자, 필요한 보호구, 물질에 대한 MSDS 등을 확인할 수 있게 하여 충분한 위험 인지가 가능하다. 특히 공정 안전관리의 변경관리 측면에서 비상변경 또는 임시변경 건 등 갑작스럽고 중요한 변경 사항에 대한 정보 전달에 유용할 것으로 기대된다.
셋째, 위험지역에 대한 작업자 접근 통계를 분석하여 활용할 수 있다. 작업자가 위험지역으로 진입하면서 Beacon과의 거리측정을 통해 평소 위험지점까지의 접근 평균거리를 알 수 있고, 위험경고 알림 횟수를 분석하여 위험지역으로의 접근 횟수를 알 수 있다. 이를 근거로 작업자가 근무 중 위험지역에 얼마나 노출되는지 확인 후 위험성 평가를 다시 실시하여 안전대책을 세울 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

While the development and growth of the chemical industry has contributed greatly to the development of the national industry, on the other hand it is true that there is a dark side of chemical accident caused by control and management failure. Most chemical plants use a variety of toxic and flammable chemicals, which causes huge human and material losses in a singe accident. Especially, domestic chemical accidents are increasing, among which leakage accidents are consistently the largest. In order to prevent such a leakage accident, safety management system of the chemical factory is usually most important.
Gas leakage detector, CCTV, fire detector, etc. are installed in the process as a system to prepare for leakage. However, if wrong information is received due to abnormal operation or malfunction of the sensor of the facility, It can not be relied solely on safety. This study presents an improved method of process safety management through PDA and Beacon in order to strengthen basic and essential on – site patrol that can overcome the problems of these monitoring facilities.
In order to verify the validity of the proposed measures, PDA except Beacon was applied to the patrol system for 2 months at A, B and C chemical plants in Ulsan, Yeosy and Daesan. Satisfaction questionnaires were conducted for 98 people. The identified improvements of using PDA in process patrol are as follows.
First, it is possible to prevent a mistake in omitting chemical plant process patrol points due to operator error and neglect of work. When attaching a barcode around each logging point, the operator must patrol the barcode with the PDA, so the barcode must be scanned with the scanner to enter the gauge values. In other words if you scan a barcode, you will have a record of how many times you patrol the area around it, and this record makes it easy to identify the accident that occurred. In addition, if there is a patrol point that does not scan the bar code, the PDA will keep a record and alert notification will prevent the operator from neglection the work. In terms of safety management, it is necessary to prevent omissions in patrol points that must be periodically checked in the field.
Second, it can increase the convenience of patrol by replacing paper with PDA when logging. It is easy to use with a small PDA compared to logging on a large paper, and it is durable and suitable for the field work that needs activity. It is a difficult task to record paper sheets during heavy rains and heavy snowfalls in the open air, thereby reducing work efficiency. However, due to the fact that it is recorded in the waterproof and dustproof industrial PDA, it will improve the work efficiency against the above difficulties.
Third, the use of Big Data in Logging Data can broaden the scope of application. When a large number of logging data is transmitted to a computer using a PDA, it can be accumulated in Big Data and used for calculating the optimum value of process parameters. For parts overlapping with DCS data, an alarm is triggered automatically for values outside the error range. You can check if the instrument sending to DCS for temperature, pressure, level, etc. is wrong or local gauge is wrong. Therefore, due to the characteristic of the chemical plant if there is an error in these values, it will be a problem for the process safety and it can be prevented in advance.
As a result of the surveys, the confirmed improvement is as above. However, Beacon, which was not applied in this study, is expected to be one of the outstanding process safety management devices when applied with PDA. The expected effects are as follows.
First, it is possible to monitor the operator’s location by installing Beacon in the dangerous area derived from the risk assessment. If you set a few meters from where you installed Beacon, which can be more precise positioning than GPS, When the operator enters dangerous area, it cam be confirmed in Control Room and it is possible to monitor the position in danger zone in real time.
Second, when entering the hazardous area where Beacon is installed, alarms such as pop-ups, sounds, and vibrations can remind dangerous areas. It is possible for the operator to be aware of the risk factors, required protective equipment, MSDS for the substances, etc. through the pop-up service in the dangerous area, thus recognizing the danger sufficiently. Especially, it is expected to be useful for informing about sudden and important changes such as emergency change or temporary change in the aspect of change management of process safety management.
Third, it cam be used by analyzing the operator access statistics on the dangerous area. As the operator enters the hazardous area, the distance to the beacon is measured and the average distance approach to the danger point is known. By analyzing the number of danger warning notifications, the number of accesses to the hazardous area can be also known. Based on this, it is possible to determine how much the operator is exposed to the dangerous area while working and then to carry out the risk assessment again to establish safety measures.