공정 연동 오류로 인한 사고 예방 설계 전체가 멈추기 전에 미리 끊는 설계법

공정안전관리(PSM) 사고 중 상당수가 바로 ‘연동 오류’에서 시작됩니다.

• “A장비 멈추면서 B가 오버플로 됐다.”
• “센서값이 튀면서 급격히 가열되기 시작했다.”
• “이송펌프 오작동으로 반응기가 폭주했다.”

공정 간 자동연동 시스템은 편리하지만, 동시에 사고 확산 경로가 되기도 합니다.

따라서 ‘연동 오류 자체를 예방하는 설계’가 PSM에서 점점 더 핵심 이슈로 부각되고 있습니다.

공정 연동 오류가 사고로 이어지는 구조

연동 오류의 전형적 발생 메커니즘

오류원인	발생 방식
신호지연	센서응답시간 차이로 이상상태 방치
센서고장	오류값 수신 → 잘못된 자동제어 시작
우선순위 충돌	A·B 장비 제어명령 충돌 → 병렬구동 오작동
연동 미흡	일부 장비 연동 제외 → 단독운전 상태 발생
에너지 차단 실패	비상상황시 인터락 미작동 → 제어불능 확산

이런 오류는 작은 센서 하나에서 시작해 전체 설비를 폭주·폭발로 몰아넣을 수 있습니다.

연동오류를 방지하는 예방설계 핵심원칙

① 인터락(Interlock) 우선설계

• 위험공정일수록 ‘자동운전보다 인터락 우선’ 원칙 적용
• 예: 압력 초과 시 자동급수 중지 → 압력조정 후 수동 재기동만 허용

② Fail-safe 설계

• 장애 발생시 자동안전정지 방향 설계
• 예: 압축기 고온 시 가열기 자동차단 → 압력방출로 이중안전 확보

③ 이중검증 신호체계 (Redundancy)

• 주요 센서 2중 배선 설치 → 한쪽 오작동시 자동판별 제외
• 논리회로(AND·OR 게이트) 활용해 신뢰성 향상

④ 감시이중화 체계

• 공정제어실(PCS) + 독립 비상감시장치(SIS: Safety Instrumented System) 이중 감시
• PCS 오류시 SIS 독립 작동 → 최종 보호장치 역할 수행

⑤ 동시구동 차단 논리

• 동시구동 불허 장치 설치 → A 작동 중 B 자동 차단
• 이송라인·압축기·펌프 등 상호 차단구조 설계

실전 공정 연동 사고 예방 설계사례

▶ 반응기 과충전 방지 인터락 설계

• 설비: 반응기 + 원료이송펌프 연동
• 오류: 이송밸브 고착 → 반응기 폭주 가능성
• 개선: 반응기 수위센서+유량계 이중확인 → 유량편차 발생 시 자동이송중단

▶ 고압가스 충전설비 이중 차단

• 설비: 압축기→저장탱크→로딩암 연동
• 오류: 압축기 오작동시 과압우려
• 개선: 압축기 온도·압력 초과시 밸브자동차단 + 배출라인 바이패스설계

▶ 이송펌프 자동오버로드 차단

• 설비: 탱크로리 하역라인
• 오류: 이송 중 호스절단 → 대량 누출
• 개선: 라인유량 이상감지시 3초 내 전자동펌프 정지

▶ 저장탱크 교반기 인터락 통합

• 설비: 교반기 구동 → 질소퍼지 연동 실패
• 오류: 교반중 공기유입 → 산소농도 상승 → 폭발위험
• 개선: 질소퍼지 정상유량확인 후 교반기 작동허용 논리 설정

예방설계 후 유지관리 핵심포인트

• 인터락 실작동 시험 (월 1회)
• 센서 보정 및 교정 (최소 분기 1회)
• 연동 논리 시뮬레이션 반복 훈련 (연간 시나리오별)
• SIS 작동기록 데이터 보존
• 모든 수정 변경 시 연동로직 이중 검토 의무화

※ PSM 심사시 ‘인터락 테스트 로깅자료’가 주요 감사자료로 요청됨

결론

공정 간 연동은 갈수록 복잡해지고 있습니다.

신호 하나, 센서 하나만 잘못 작동해도 순식간에 사고가 확산됩니다.

이제는 설비별 독립안전보다 ‘연동 자체에서 발생할 수 있는 오류경로를 미리 끊는 설계’가 핵심안전관리 기술입니다.

인터락 우선, Fail-safe 기본, 이중감시 체계화, 논리검증 반복, 유지관리 상시화 이 5단계가 정착되면 공정 연동 오류로 인한 사고 대부분은 원천 예방할 수 있습니다.