[Procedural HAZOP #4] Global 플랜트 기업들의 과도기 단계의 위험성 통제 및 관리

" 글로벌 플랜트 기업들은 절차적 위험성을 강력히 관리한다."

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플랜트 과도기 공정(Transient Operation)의 특성과 기존 위험관리의 한계

화학 공장, 정유 공장, 유틸리티 시설, 발전소 등 플랜트의 운전 모드는 크게 정상 운전(Steady Operation)과 과도기 공정(Transient Operation)으로 나뉜다. 정상 운전은 설계된 온도, 압력, 유량 범위 내에서 자동 제어 시스템(DCS)에 의해 변수들이 일정하게 유지되는 상태를 말한다. 반면 과도기 공정은 Startup (시운전), 가동 정지(Shutdown), 비상 정지, 정비 후 재가동, 그리고 제품 등급 변경(Grade Change)과 같이 운전 조건이 시간의 흐름에 따라 지속적으로 변화하는 비정상 상태를 의미한다.

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이러한 과도기 공정에서는 물리적 변수의 변동 폭이 클 뿐만 아니라, 많은 제어 루프가 수동(Manual) 모드로 전환된다. 즉, 시스템의 안전성이 설비의 신뢰성보다는 운전원(Human)의 판단과 조작 능력에 크게 의존하게 되는 시기이다. 통계적으로 전체 공정 사고의 절반 이상이 이러한 과도기 영역에서 발생한다는 사실은 산업계에 널리 알려져 있다.

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문제는 우리가 일반적으로 수행하는 P&ID 기반의 HAZOP이나 SIL 평가가 대부분 정상 운전 상태(Normal Operation)를 기준으로 수행된다는 점이다. 이러한 전통적인 기법들은 배관의 흐름이 일정하다는 가정 하에 변수의 이탈(Deviation)을 분석하기 때문에, 시간의 순서(Sequence)에 따라 변하는 위험이나 운전원의 조작 순서 오류(Sequence Error), 타이밍 실패(Timing Failure) 등을 잡아내는 데 근본적인 한계가 있다.

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따라서 글로벌 안전 선진 기업들은 과도기 공정의 위험을 통제하기 위해 기존의 설비 중심 평가 외에 절차적 측면을 강화한 특화된 위험성 평가를 필수적으로 요구한다. 절차서(Procedure)가 현장의 실제 상황을 반영하고 있는지, 인간 공학적 오류 가능성은 없는지를 검증하는 것이며, 이 과정에서 가장 핵심적인 도구로 활용되는 것이 바로 Procedural HAZOP이다.

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글로벌 주요 오일, 가스 및 화학기업들의 과도기 위험 관리 현황

Saudi Aramco (사우디 아람코)	세계 최대의 석유 기업인 사우디 아람코는 매우 엄격한 엔지니어링 표준(SAES)을 보유하고 있다. 아람코는 과도기 공정, 특히 Startup 단계에서의 위험 관리를 위해 Pre-Startup Safety Review (PSSR) 절차를 강력하게 시행한다. 아람코의 프로젝트 관리 시스템은 Startup 전 단계에서 운전 절차서의 완결성을 검증하도록 요구하는데, 이 과정에서 'Procedure Validation'이라는 명목하에 절차적 위험성 평가를 수행한다. 명시적으로 모든 프로젝트에 Procedural HAZOP이라는 용어를 쓰지는 않으나, 주요 공정의 시동 및 비상 절차에 대해서는 HAZOP 워크숍 내에서 절차의 단계별(Step-by-Step) 검토를 의무화하여 사실상 Procedural HAZOP을 수행하고 있다.
Saudi SABIC (사우디 사빅)	화학 산업의 거인인 사빅은 SHEM (Safety, Health & Environment Management)이라는 자체 표준을 통해 공정 안전을 관리한다. 사빅은 특히 배치(Batch) 공정과 등급 변경(Grade Change) 운전이 많은 화학 공장의 특성상, 절차서 변경에 대한 관리가 매우 철저하다. 이들은 변경 관리(MOC) 절차 내에 운전 절차의 변경이 있을 경우 반드시 위험성 평가를 갱신하도록 규정하고 있다. 이때 사용하는 기법은 Checklist와 What-If가 혼합된 형태이며, 복잡한 시퀀스 로직이 포함된 경우에는 Procedural HAZOP을 적용하여 로직의 건전성과 인적 오류 가능성을 심도 있게 분석한다.
ADNOC (아부다비 국영 석유공사)	ADNOC은 COP (Code of Practice)라는 방대한 안전 규정을 운영한다. 특히 HSEIA (HSE Impact Assessment) 프로세스를 통해 프로젝트의 전 생애 주기 위험을 평가한다. ADNOC은 비정상 운전(Non-routine Operation) 시의 위험 관리를 위해 작업 허가(PTW) 단계에서 JSA(Job Safety Analysis)를 넘어서는 수준의 검토를 요구한다. 대형 프로젝트의 Startup 단계에서는 SIMOPS(동시 작업) 위험과 함께 운전 절차의 적절성을 평가하는데, 최근에는 디지털 트윈 기술과 연계하여 시뮬레이션 기반의 절차 검증을 도입하고 있으며, 이 과정에서 Procedural HAZOP 방법론이 절차 검증의 핵심 로직으로 활용된다.
Royal Dutch Shell (쉘)	쉘은 공정 안전 분야에서 '인적 요소(Human Factors)'를 가장 중요하게 다루는 기업 중 하나다. 쉘의 엔지니어링 가이드(DEM)는 설계 단계부터 인간의 실수를 줄이는 설계를 강조한다. 쉘은 'Task Analysis'라는 기법을 통해 운전원의 중요한 과업을 분석하는데, 이것이 바로 Procedural HAZOP의 근간이 되는 방법론이다. 쉘은 중요 안전 작업(Safety Critical Task)으로 분류된 과도기 운전 절차에 대해서는 반드시 단계별 실패 시나리오를 분석하는 절차적 HAZOP 형태의 워크숍을 수행하며, 이를 통해 절차서의 명확성과 현장 적용성을 확보한다.
BP (브리티시 페트롤리움)	2005년 텍사스 시티 정유공장 폭발 사고 이후, BP는 과도기 공정 안전의 중요성을 뼈저리게 인식한 기업이다. 당시 사고가 시동(Startup) 중에 발생했기 때문이다. 이후 BP는 'Group Defined Practice'를 통해 시동 및 정지 시의 절차 준수를 절대적인 가치로 삼고 있다. BP는 과도기 공정의 위험성 평가를 위해 'Procedural HAZOP'을 공식적인 툴킷 중 하나로 명시하고 적극적으로 활용한다. 특히 액위 제어 실패나 오버 필링(Overfilling)과 같은 시나리오를 절차 분석을 통해 사전에 차단하는 데 주력하고 있다.
ExxonMobil (엑슨모빌)	엑슨모빌은 OIMS (Operations Integrity Management System)라는 독자적이고 체계적인 안전 경영 시스템으로 유명하다. OIMS의 6번째 요소인 'Operations Procedures'에서는 절차서의 정확성과 가용성을 강조한다. 엑슨모빌은 절차서가 단순한 문서가 아니라 운전원의 행동을 제어하는 방어막으로 간주한다. 따라서 주기적인 절차서 리뷰를 의무화하고 있으며, 공정의 변경이 있거나 사고 이력이 있는 과도기 공정에 대해서는 Procedural HAZOP을 수행하여 절차의 맹점을 찾아내고 수정하는 활동을 지속하고 있다.
BASF (바스프)	독일의 정밀 화학 기업인 바스프는 다품종 소량 생산의 회분식(Batch) 공정을 많이 운영한다. 회분식 공정은 그 자체가 매일 시동과 정지를 반복하는 과도기 공정의 연속이다. 바스프는 공정 안전성 검토(Safety Review) 단계에서 화학 반응의 폭주 위험성뿐만 아니라, 원료 투입 순서나 온도 승온 속도와 같은 절차적 변수를 정밀하게 분석한다. 바스프 내에서 수행되는 이러한 분석은 명칭과 상관없이 Procedural HAZOP의 원리를 완벽하게 따르고 있으며, 절차 위반이 곧 사고로 직결된다는 인식을 바탕으로 매우 디테일한 분석을 수행한다.
PETRONAS (말레이시아 페트로나스)	페트로나스는 PTS (Petronas Technical Standards)를 통해 글로벌 메이저 수준의 기술 표준을 유지한다. 쉘이나 엑슨과의 합작 프로젝트 경험이 풍부하여 서구권의 안전 문화를 잘 흡수했다. 페트로나스는 HRA (Health Risk Assessment)와 PHA (Process Hazard Analysis)를 통합적으로 운영한다. 특히 가스 플랜트의 Startup과 같이 위험도가 높은 과도기 단계에서는 운전 절차서에 대한 'Desktop Review'를 강제하는데, 이때 Procedural HAZOP의 가이드 워드(Omit, Wrong Order 등)를 적용하여 절차의 논리적 오류를 검증하는 방식을 채택하고 있다.
TotalEnergies (프랑스 토탈에너지스)	토탈은 MAESTRO라는 자체 안전 관리 시스템을 운영한다. 토탈은 특히 'Degraded Mode', 즉 설비의 일부가 고장 나거나 바이패스 된 상태에서의 운전 위험 관리에 집중한다. 이는 과도기 공정 중에서도 가장 위험한 상황이다. 토탈은 이러한 비정상 상황에서의 운전 절차를 수립할 때, 다양한 분야의 인원으로 팀을 구성하여 위험성 평가를 수행한다. 이 과정에서 Procedural HAZOP을 통해 운전원의 인지 오류 가능성과 비상 대응 절차의 적절성을 면밀히 검토한다.
INEOS (영국 이네오스)	이네오스는 '20 Principles of Behavioral & Process Safety'라는 강력한 안전 원칙을 가지고 있다. 그중 원칙 3번은 '운전 절차(Operating Procedures)'에 관한 것이다. 이네오스는 절차서가 없으면 작업을 하지 않는다는 원칙을 고수한다. 특히 자산의 인수가 잦은 기업 특성상, 노후화된 설비의 재가동이나 변경 작업이 많다. 이때 발생할 수 있는 과도기적 위험을 통제하기 위해, 설비 무결성 검사와 함께 운전 절차에 대한 정밀 진단을 수행하며, 이 과정에서 Procedural HAZOP이 리스크를 낮추는 핵심 도구로 활용된다.

 

 

신규 프로젝트 설계 단계에서의 과도기 공정 사고 관리 활동

신규 플랜트를 건설하는 EPC 단계에서 과도기 공정의 위험을 줄이기 위해서는 설계 초기부터 운전 개념을 정립해야 한다. P&ID가 개발되는 시점에 'Operating Philosophy'를 명확히 하여 시동, 정지, 비상 상황의 운전 전략을 수립하는 것이 중요하다. 최근의 Good Engineering Practice는 동적 시뮬레이션(Dynamic Simulation)을 활용하여 설계된 시퀀스 로직을 검증하는 것이다. 또한, 운전 절차서(SOP)를 시운전 직전에 급하게 만드는 것이 아니라, 상세 설계 단계에서 초안을 작성하고 이에 대해 Procedural HAZOP을 수행하여, 절차상의 문제점을 설계에 반영(예: 밸브 위치 변경, 인터록 추가) 하는 것이 비용 효율적이고 안전한 접근 방식이다.

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글로벌 리더들은 과도기 공정을 절차적 안전성을 관리한다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 사우디 아람코, 쉘, BP 등 세계적인 플랜트 기업들은 과도기 공정의 위험성을 깊이 인식하고 있으며, 이를 통제하기 위해 각자의 시스템 내에서 절차적 안전성을 검증하는 프로세스를 운영하고 있다.

기업명	주요 안전 관리 시스템	과도기 공정 및 Procedural HAZOP 관련 접근 방식
Saudi Aramco	SAES / PSSR	Startup 전 Procedure Validation 및 단계별 상세 검토 수행
Shell	DEM / HFE	Task Analysis를 통해 중요 작업의 인적 오류 및 절차 검증 (Procedural HAZOP 근간)
BP	GDP / What-If	시동/정지 절차의 절대 준수 강조 및 What-If/Procedural HAZOP 활용
ExxonMobil	OIMS (Element 6)	절차서의 주기적 리뷰 및 단계별 검증을 통한 Human Performance 신뢰성 확보
BASF	Safety Review	회분식(Batch) 공정 특성상 반응 및 운전 순서에 대한 정밀한 Procedural 분석 상시화
ADNOC	COP / HSEIA	비정상 운전 및 SIMOPS에 대한 상세 위험 평가 및 시뮬레이션 기반 절차 검증

이들 기업의 공통점은 설비의 안전뿐만 아니라, 그 설비를 다루는 사람과 절차의 상호작용을 분석한다는 점이다. 따라서 각 사업장은 기존의 안전 활동에 더해, 과도기 공정에 대해서 만큼은 Procedural HAZOP을 추가적으로 도입하여 수행하는 것이 권고된다. 이를 통해 잠재된 위험을 선제적으로 발굴하고 위험도를 낮추는 활동을 지속할 때, 비로소 글로벌 수준의 공정 안전 관리 체계를 갖추고 사고를 예방할 수 있을 것이다.

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[Technical Insight] Procedural HAZOP Series

 

[Procedural HAZOP #1] 과도기 공정의 위험을 잡는 필수 기법

[Procedural HAZOP #2] 플랜트 과도기 공정의 위험성과 Procedural HAZOP의 필요성

 

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