[Procedural HAZOP #8] Procedural HAZOP의 성공적인 수행을 위한 계획 및 준비

"철저한 준비와 전문가와의 협업이 Procedural HAZOP 성공 열쇠이다."

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Procedural HAZOP과 일반 HAZOP의 차이와 정의

Procedural HAZOP은 시운전, 정상 가동 정지, 비상 정지 또는 배치(Batch) 공정과 같이 공정의 상태가 시간에 따라 지속적으로 변화하는 과도기적 운전 단계를 분석 대상으로 하는 위험성 평가 기법이다. 일반적으로 우리가 흔히 수행하는 파라미터 기반의 일반 HAZOP(Parameter-based HAZOP)이 정상 운전 상태(Steady State)에서 유량, 온도, 압력 등의 공정 변수가 설계 범위를 벗어나는 일탈을 다루는 것과 명확히 구분된다. 일반 HAZOP은 공정이 평형 상태에 있다고 가정하고 연속적인 흐름을 분석하지만, Procedural HAZOP은 운전 절차상의 순서, 시기, 그리고 작업자의 행동과 자동화 시스템의 시퀀스 제어에 초점을 맞춘다. 따라서 Procedural HAZOP은 ‘무엇이 잘못된 흐름인가’보다는 ‘무엇이 잘못된 순서 혹은 잘못된 시점인가’를 찾아내는 과정이다. 이 기법은 특히 사고 발생 빈도가 높은 비정상 운전 및 과도기 상태에서의 잠재 위험을 식별하는 데 매우 효과적이며, 절차서(SOP)와 제어 로직의 완결성을 검증하는 데 필수적이다.

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성공적인 위험성 평가 수행을 위한 일반적 원칙

일반적으로 위험성 평가의 성공적인 수행은 철저한 사전 준비와 위험성 평가 팀 전체의 역량에 달려 있다. Procedural HAZOP 역시 마찬가지로 성공적인 결과를 도출하기 위해서는 분석 대상에 대한 명확한 이해를 바탕으로 사전 준비를 치밀하게 수행해야 한다. 또한 해당 공정과 로직을 깊이 이해하는 전문가들로 적절하게 팀을 구성해야 하며, 무엇보다 팀원들의 의견을 조율하고 분석의 깊이를 더할 수 있는 역량 높은 Chairman의 리더십이 반드시 뒷받침되어야 한다.

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Procedural HAZOP 준비를 위한 핵심 요소

a. 범위 정의 (Scope Definition)	Procedural HAZOP을 시작하기에 앞서 분석의 범위를 명확히 정의하는 것은 가장 기초적이면서도 중요한 단계이다. 일반 HAZOP이 P&ID 상의 배관 라인을 구획하는 것과 달리, Procedural HAZOP은 분석하고자 하는 운전 절차의 시작점과 끝점을 명확히 설정해야 한다. 예를 들어 반응 공정이라면 원료 투입 준비 단계부터 반응 종료 후 이송 완료 시점까지를 범위로 할지, 아니면 세척 공정까지 포함할지를 결정해야 한다. 또한 수동 운전 절차만을 다룰 것인지, DCS(분산 제어 시스템)의 자동 시퀀스 로직까지 포함하여 분석할 것인지에 대한 경계를 설정해야 한다. 이러한 범위 정의가 불분명하면 회의 도중 분석 대상이 모호해져 시간이 지체되거나, 중요한 과도기적 위험 요소를 누락하는 결과를 초래할 수 있다.
b. 팀 구성 (Team Composition)	성공적인 Procedural HAZOP을 위해서는 다양한 분야의 전문가가 참여하여 다각도의 시각을 제공해야 한다. 필수적인 팀 구성원으로는 생산 운전 전문가, 공정 엔지니어, 계기 및 제어 엔지니어, 기계 엔지니어, 그리고 안전 관리자가 포함되어야 한다. 생산 운전 전문가는 실제 현장에서 절차서가 어떻게 이행되는지, 작업자의 실수 가능성은 어디에 있는지에 대한 실질적인 경험을 제공한다. 공정 엔지니어는 화학 반응 및 물성 변화에 대한 이론적 배경을 설명하며, 계기 및 제어 엔지니어는 시퀀스 로직과 인터락(Interlock) 작동 원리를 명확히 해석해 주어야 한다. 기계 엔지니어는 잦은 기동과 정지로 인한 설비의 피로도 및 손상 가능성을 검토하고, 안전 관리자는 전체적인 안전 기준 준수 여부를 확인한다. 일반 HAZOP보다 운전의 순서와 시기가 중요하므로, 실제 오퍼레이터의 경험과 제어 로직 엔지니어의 해석 능력이 회의 중 결정적인 역할을 수행한다.
c. 자료 준비	Procedural HAZOP의 성패는 얼마나 정확하고 상세한 자료가 준비되었느냐에 달려 있다. 분석의 기준이 되거나 참고해야 할 필수 기술 문서 및 절차서는 다음과 같다. 최신 표준 운전 절차서(SOP) 공정 배관 계장 도면을 상세히 알려주는 P&ID 시퀀스 제어를 이해하기 위한 로직 다이어그램(Logic Diagram) 또는 시퀀스 차트(Sequence Chart) 인터락 확인을 위한 C&E Matrix 배치 공정의 경우, 배치 공정 설명서 및 Batch Operation Sheet 알람 및 트립 설정 리스트(Alarm & Trip List) 화학물질의 위험성을 파악하기 위한 물질 안전 보건 자료 과거 사고 이력 보고서 공정의 변경 관리(MOC) 내역 등
d. 팀 리더 (HAZOP Chairman)의 자격 요건	Procedural HAZOP을 이끄는 팀 리더는 단순한 회의 진행자가 아니라 고도의 전문성을 갖춘 전문가여야 한다. 팀 리더는 공정안전, 공정 설계, 엔지니어링 설계 분야에 대한 일반적인 이해를 바탕으로 전체 흐름을 파악할 수 있어야 한다. 특히 Procedural HAZOP의 특성상 작업자의 개입이 많으므로 인간공학(Human Factors)에 대한 지식이 필수적이며, 자동화된 시퀀스 제어의 실패를 분석하기 위해 Functional Safety(기능 안전)와 SIS(안전 계장 시스템)에 대한 깊은 이해가 요구된다. 또한 정상 상태가 아닌 과도기 공정(Transient Operation)의 동적 특성을 이해하고 있어야 잠재된 위험을 간파할 수 있다. 아울러 팀 리더는 회사 내부의 이해관계에서 벗어나 중립적이고 독립적인 위치에서 객관적인 판단을 내려야 하며, 한정된 시간 내에 효율적으로 결론을 도출해 내는 탁월한 시간 관리 능력을 겸비해야 한다.
e. Procedural HAZOP 절차서	Procedural HAZOP (또는 Batch HAZOP)을 수행하기 위한 절차적 방법론을 준비해야 한다. 절차서에는 시간 및 순서 기반 관련된 Guide word도 포함되어야 한다.
f. 회의 일정 (Meeting Schedule)	Procedural HAZOP은 일반 HAZOP보다 더 많은 시간이 소요될 수 있다. 복잡한 시퀀스 로직을 하나하나 검토해야 하고, 다양한 시나리오를 가정해야 하기 때문이다. 따라서 충분하고 적절한 회의 시간이 확보되어야 한다. 만약 수행 기간이 부족하여 시간에 쫓기게 되면 깊이 있는 토론이 불가능해지고, 단순히 절차서 문구를 확인하는 수준에 그칠 위험이 있다. 이는 잠재된 치명적 위험을 놓치는 결과를 초래하며, 형식적인 요식 행위로 전락하게 되어 결국 사고 예방이라는 본연의 목적을 달성할 수 없게 된다.
g. 회의 장소 (Venue)	장시간 집중력을 유지해야 하는 HAZOP 회의의 특성상 적절한 공간의 필요성은 매우 중요하다. 소음이 없고 환기가 잘 되며, P&ID와 로직 도면을 펼쳐 놓고 볼 수 있는 넓은 테이블과 빔프로젝터 등의 시청각 장비가 갖춰진 독립된 회의실이 반드시 제공되어야 한다.
h. 소프트웨어 (Software)	Procedural HAZOP을 효율적으로 수행하고 방대한 데이터를 체계적으로 기록하기 위해서는 엑셀이나 워드보다는 HAZOP 기록용 전문 소프트웨어를 사용하는 것이 바람직하다. 전문 소프트웨어는 가이드 워드 적용, 추천 사항 추적, 보고서 생성 등을 자동화하여 편의성을 높여준다. 대표적인 소프트웨어로는 PHA-Pro, PHAWorks, LEADER 등이 있다. 이들 도구는 데이터의 일관성을 유지하고 향후 추적 관리를 용이하게 해 준다.

 

Procedure 분석 방법 (Analysis Method) 개요

IEC 61882:2016 표준은 HAZOP 수행에 대한 가이드라인을 제시하며, 여기에는 Procedural HAZOP (또는 Batch HAZOP)을 수행하기 위한 절차적 방법론이 포함되어 있다. 일반적인 파라미터 기반 HAZOP이 배관이나 용기(Node)를 따라가며 변수의 일탈을 찾는다면, Procedural HAZOP은 '시간'과 '순서'를 따라가며 행위의 일탈을 찾는다.

 

 

PROCEDURAL HAZOP PROCEDURE
STAGE 1 분석 대상 세분화	연속 공정과 달리 배치 공정이나 시동/정지 절차는 명확한 단계(Step)로 구분된다. 전체 운전 절차를 주요 단계(Phase)로 나누고, 각 단계를 다시 개별적인 세부 작업(Step)으로 쪼개야 한다. 이때 각 세부 작업은 '밸브 A를 연다', '펌프 B를 가동한다', '온도를 50도까지 승온한다'와 같이 명확한 행동이나 상태 변화를 포함해야 한다.
STAGE 2 분석을 위한 의도(Design Intent) 정의	각 단계가 수행하려는 목적이 무엇인지, 그리고 그 단계가 완료되었을 때 공정은 어떤 상태여야 하는지를 명확히 기술해야 한다. 일반 HAZOP에서 '정상 유량'이 의도라면, Procedural HAZOP에서는 '10분 내에 반응기 온도를 80도로 올리고 유지하는 것'이 의도가 될 수 있다. 이 의도가 명확해야만 일탈 (Deviation)을 정의할 수 있다.
STAGE 3 가이드 워드(Guide Word) 선정 및 적용	일반 HAZOP에서 사용하는 More, Less 등의 가이드 워드 외에, 시간과 순서에 특화된 가이드 워드를 적용해야 한다. 예를 들어 'Omission(누락)', 'Too Early(너무 빠름)', 'Too Late(너무 늦음)' 등이 그것이다. 팀 리더는 각 단계별로 적절한 가이드 워드를 제시하여 브레인스토밍을 유도해야 한다.
STAGE 4 원인(Cause) 도출	여기서는 기계적 고장뿐만 아니라 인간의 실수(Human Error)와 제어 시스템의 오류에 집중해야 한다. 작업자가 절차서를 잘못 읽었거나, 피로하여 단계를 건너뛰었거나, 밸브 조작 순서를 착각한 경우 등이 주요 원인이 된다. 또한 DCS의 시퀀스 로직이 센서 오작동으로 인해 다음 단계로 넘어가지 않거나, 잘못된 시점에 밸브를 개방하는 로직 오류도 깊이 있게 다뤄져야 한다. 일반 HAZOP이 설비 중심이라면 Procedural HAZOP은 설비와 인간, 그리고 로직의 상호작용을 깊이 파고들어야 한다.
STAGE 5 사고 결과(Consequence) 분석	과도기 상태에서의 일탈은 정상 상태보다 훨씬 급격하고 예측하기 어려운 결과를 낳을 수 있다. 예를 들어 반응 억제제 투입이 늦어질 경우 폭주 반응으로 이어질 수 있으며, 펌프 가동 전 밸브 개방 순서가 바뀌면 펌프 파손이나 배관 파열이 발생할 수 있다. 이때 결과 분석은 최악의 시나리오를 가정하되, 물리적으로 가능한 범위 내에서 현실적으로 평가해야 한다.
STAGE 6 안전장치(Safeguard) 확인	기존에 설치된 인터락, 경보 장치, 물리적 안전밸브(PSV) 등이 해당 시나리오를 방호할 수 있는지 검토한다. Procedural HAZOP에서는 특히 '절차적 안전장치'의 유효성을 꼼꼼히 따져야 한다. 단순히 '작업자 주의'라고 적힌 문구는 안전장치로 인정하기 어렵다. 이중 확인 (Double Check) 시스템이나, 특정 조건이 만족되지 않으면 다음 단계로 넘어가지 못하게 하는 시퀀스 인터락(Sequence Interlock) 등이 실질적인 안전장치가 된다.
STAGE 7 위험성 평가 및 개선 권고(Recommendation) 도출	식별된 위험의 빈도와 강도를 평가하여 위험 등급을 매기고, 허용 범위를 초과하는 경우 개선 대책을 수립한다. 개선 대책은 가능하면 인간의 개입을 줄이고 시스템적으로 오류를 방지할 수 있는 방향으로 수립되어야 한다. 예를 들어 중요 밸브에 대한 자동 인터락 설치, 절차서의 명확화, 경보 시스템 개선 등이 포함될 수 있다.
STAGE 8 기록 및 검토	모든 논의 내용은 문서화되어야 하며, 특히 시퀀스 로직의 변경이나 절차서 수정 사항은 추후 반드시 이행 여부를 확인해야 한다. Procedural HAZOP은 동적인 상황을 다루므로, 정적인 문서에 기록할 때 문맥을 명확히 하지 않으면 나중에 내용을 오해할 소지가 크다. 따라서 상황 설명을 충분히 기록하는 것이 중요하다.

 

 

Procedural HAZOP/Batch HAZOP의 Node 설정 및 Guide Word

Procedural HAZOP에서 노드(Node)는 물리적인 공간보다는 '단위 작업'이나 '공정 단계'로 설정하는 것이 일반적이다. 다음은 Procedural HAZOP Node 예시이다.

원료 투입(Charging)	반응기나 용기에 원료, 촉매, 용매 등을 투입하는 단계
2. 승온 (Heating)	반응 시작을 위해 온도를 올리는 단계. 스팀 주입이나 전기 히터 가동이 포함된다.
3. 반응 (Reaction/Aging)	실제 화학 반응이 일어나거나 숙성되는 단계. 발열 제어 및 압력 관리가 핵심이다.
4. 냉각 (Cooling)	반응 종료 후 또는 발열 제어를 위해 온도를 낮추는 단계.
5. 이송 (Transfer)	완료된 배치를 다음 공정(저장조, 정제 설비 등)으로 옮기는 단계.
6. 세척 (Cleaning/CIP)	다음 배치를 위해 용기나 배관을 세척하는 단계. 교차 오염 방지가 목적이다.
7. 샘플링 (Sampling)	품질 확인을 위해 시료를 채취하는 단계. 작업자 노출 위험이 크다.
8. 비상 배출 (Emergency Dump)	이상 발생 시 반응물을 긴급히 배출하거나 억제제를 투입하는 비상 절차 단계.

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Procedural HAZOP에서는 시간과 순서의 일탈을 찾아내기 위해 특화된 가이드 워드를 사용한다. 대표적인 가이드 워드와 그 의미는 다음과 같다. 이러한 가이드 워드들은 작업자의 행위 오류뿐만 아니라 자동화 시스템의 타이밍 오류를 찾아내는 데 핵심적인 도구가 된다.

NO / NOT / NONE	단계가 수행되지 않음	WRONG ORDER	정해진 순서와 다르게 수행됨
MORE	너무 많이 투입되거나 오래 수행됨	MISSING STEP	절차상의 한 단계가 누락됨
LESS	너무 적게 투입되거나 짧게 수행됨	SKIPPED	절차상의 한 단계가 누락됨
PART OF	단계의 일부만 수행됨	REPEATED	이미 수행한 단계를 다시 수행함
AS WELL AS	의도치 않은 추가 작업이 함께 수행됨	WRONG DIRECTION	흐름이나 동작 방향이 잘못됨
REVERSE	순서가 반대로 수행됨	WRONG ACTION	절차와 다른 엉뚱한 행동을 함
OTHER THAN	전혀 다른 작업이 수행됨	WRONG MATERIAL	잘못된 원료나 물질을 사용함
TOO EARLY	시점보다 너무 일찍 시작함	WRONG LOCATION	엉뚱한 장소나 설비에서 작업함
TOO LATE	시점보다 너무 늦게 시작함	LONGER THAN	예정된 시간보다 더 오래 걸림
TOO FAST	작업 속도나 변화율이 너무 빠름	SHORTER THAN	예정된 시간보다 더 짧게 끝남
TOO SLOW	작업 속도나 변화율이 너무 느림	​	​

 

 

성공적인 Procedural HAZOP 수행을 위한 핵심 성공 요소

성공적인 수행을 위한 핵심 요소를 정리하면 다음과 같다.

명확한 목표와 범위	분석의 시작과 끝, 포함할 설비와 절차의 한계를 명확히 하여 혼선을 방지한다.
전문성 있는 팀 구성	운전, 공정, 제어, 기계, 안전 등 각 분야의 전문가가 모두 참여하여 협업한다.
최신 정확한 자료	P&ID, SOP, 로직 다이어그램 등 분석의 기초가 되는 도면과 문서의 최신성을 확보한다.
경험 많은 팀 리더	공정안전, 인간공학, 시퀀스 제어에 능통하고 회의를 효율적으로 이끄는 리더가 필요하다.
적절한 시간과 집중 환경	충분한 회의 시간을 배정하고 방해받지 않는 쾌적한 장소를 제공한다.
체계적 기록 및 후속 조치	회의 내용을 빠짐없이 기록하고 도출된 개선 권고안을 끝까지 추적하여 완료한다
팀원 참여와 적극적 토론	자유로운 분위기에서 팀원들이 각자의 경험과 지식을 바탕으로 적극적으로 의견을 개진한다
리스크 평가와 우선순위	발견된 위험의 빈도와 강도를 객관적으로 평가하여 개선의 우선순위를 합리적으로 설정한다.

 

구분	점검 항목	확인
범위 정의	분석 대상 공정 및 절차의 범위(시작/종료)가 명확한가?	□
	수동 조작 및 자동 시퀀스 포함 여부가 결정되었는가?	□
팀 구성	공정, 운전, 계기/제어, 기계, 안전 전문가가 포함되었는가?	□
	팀원들은 해당 공정에 대한 충분한 경험이 있는가?	□
자료 준비	최신 P&ID 및 PFD가 준비되었는가?	□
	최신 SOP (표준 운전절차서)가 단계별로 상세히 기술되어 있는가?	□
	로직 다이어그램 또는 시퀀스 차트가 확보되었는가?	□
	C&E Matrix, 알람/트립 리스트, MSDS가 준비되었는가?	□
팀 리더	리더는 공정안전, 인간공학, SIS 등에 대한 전문성이 있는가?	□
	리더는 중립적이며 독립적인 위치에서 수행 가능한가?	□
일정/ 회의실 등	충분한 회의 기간과 시간이 확보되었는가?	□
	독립되고 쾌적한 회의 장소 및 장비가 준비되었는가?	□
	기록을 위한 전문 소프트웨어 또는 양식이 준비되었는가?	□

 

 

Procedural HAZOP의 실효성 확보를 위하여

Procedural HAZOP은 과도기적 운전 상태에서 발생할 수 있는 사고를 예방하는 가장 강력한 도구 중 하나이다. 하지만 이것이 단순한 문서 작업이나 규제 준수를 위한 형식적 절차가 되어서는 안 된다. 앞서 기술한 바와 같이 Procedural HAZOP 계획 및 준비를 철저히 하여 사업장의 Procedural HAZOP이 실효성 있게 수행될 수 있도록 해야 한다. 준비된 자료의 품질이 결과의 품질을 결정하고, 참여하는 팀원들의 열정이 현장의 안전을 담보한다. Procedural HAZOP 팀은 절차 위험성 과정을 통해 설비의 숨겨진 결함을 찾고, 절차서의 모순을 바로잡으며, 궁극적으로는 동료와 공장의 안전을 지킨다는 사명감을 가져야 한다. 철저한 준비야말로 공정 안전 관리의 수준을 한 단계 높이는 지름길이다.

 

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[Technical Insight] Procedural HAZOP Series

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

 

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