방호계층분석(LOPA)

LOPA 정의

방호계층분석, 줄여서 LOPA는 공정 사고 위험을 숫자로 평가하는 방법이다.

PHA 이후에 수행하며, 하나의 원인과 하나의 결과로 이루어진 시나리오를 대상으로 한다.

사고 빈도에 방호층의 PFD를 곱해 완화된 빈도를 구한다.

빈도 곱셈 구조

사고는 개시사건에서 시작하고, 각 독립방호계층이 그 빈도를 차례로 낮춘다.

각 IPL의 요구 시 고장확률 PFD는 0에서 1 사이이며 작을수록 성능이 높다.

개시사건 빈도에 PFD를 곱하고 조건 수정요소 CM도 곱해 완화 후 빈도를 구한다.

조건 수정요소가 없으면 1로 본다. 이 값을 허용 기준과 비교한다.

계산 예제

이제 계산 예제를 따라가 보자. 값은 표와 같다.

개시사건 빈도 0.1/yr에 두 PFD 0.1과 0.01을 곱하면 된다. CM은 1이다.

결과는 1×10⁻⁴/yr이고, 허용 기준 1×10⁻⁵/yr의 10배다. 추가 IPL이 필요하다.

IPL 인정 조건

정답은 1×10⁻⁴/yr이다. 개시사건 빈도에 두 PFD를 곱한 값이다.

방호층은 아무거나 인정되지 않는다. 네 가지 특성을 갖춰야 IPL로 인정된다.

특성 중 하나라도 빠지면 그 계층의 빈도 감소 효과를 인정하지 않는다.

같은 장치를 경보와 SIF에 함께 쓰면 독립성이 깨져 하나만 인정한다.

절차와 판단

LOPA 절차는 시나리오를 고르는 것부터 시작한다.

개시사건 빈도를 구하고, 기존 방호장치를 IPL로 식별해 PFD를 추정한다.

완화 후 빈도를 계산해 위험 허용 기준 RTC와 비교한다.

초과하면 추가 IPL을 설계하고 SIL 등급을 할당한다.

헷갈리는 점

마지막으로 가장 흔한 실수 세 가지를 짚고 넘어간다.

첫째, 개시사건 빈도를 사고 빈도로 착각하지 않는다. PFD를 곱해야 한다.

둘째, 조건 수정요소를 빠뜨리지 않는다. 셋째, 같은 장치를 두 번 계상하지 않는다.

채점은 용어 정의와 계산 순서를 본다. RTC 비교를 빠뜨리면 감점이 크다.

정리

이제 시험에 나오는 핵심을 정리한다.

개시사건 빈도에 PFD를 곱해 완화 후 빈도를 구하고 허용 기준과 비교한다.

같은 장치 중복 계상은 금지되며 운전원 대응은 조건이 있을 때만 인정된다.