과충진(과류) 방지에 여전히 구형의 기계적 포인트 레벨게이지 기술은 변화를 거듭해 이제 보다 안전하고 효율적인 옵션 선택이 가능하다. Hi-Hi 경보까지 포함해 IEC 61508(SIL) 인증 연속적인 레벨 측정과 결합된 새로운 API 2350 과충진(과류) 방지 표준은 현재 및 미래의 안전 요구 사항 충족을 위해 진보된 방안이다.

편집자 주

최근 석유 탱크 유출이 중요한 뉴스로 자주 보도되고 있는데, 아무리 사소한 내용이라도 이와 관련한 사안은 빠른 시간 내에 지역 뉴스에서 국제적 쟁점으로 확산되곤 한다. 가장 잘 알려진 사례로는 제2차 세계대전 이래 유럽 최대의 연기구름을 초래했던 영국에서 발생한 Buncefield 과충진(과류) 사고를 들 수 있다. 이후에도 세계 전역에서는 새로운 사고들이 계속해 일어나고 있으며, 석유 유출로 인해 파산을 맞이한 터미널의 사례도 상당수 존재한다.

안전성의 중요성은 점점 더 부각되고 있으며, 이러한 요인은 허용 가능한 사회적 위험도 수준이 세계 전반에서 점진적으로 감소하기 때문이다. 현재 이와 유사한 경향은 탱크 팜(Tank Farm : 탱크 저장기지)과 액체 화물(Bulk Liquid) 저장 시설에도 적용되고 있다. 이에 따라 보다 안전한 선택 사양이 될 수 있는 새로운 기술, 표준, 최적 관행의 개발이 활발하게 진행 중이다.

과충진(과류) 방지의 중요성 부상에는 다수의 이유가 존재한다. 이 중 비교적 분명하게 파악되는 이유로는 인적 안전성, 환경 보호, PR, 세정 경비, 가동 중지와 같은 간접적 영향력 등을 들 수 있다. 반면 상대적으로 인식도가 낮은 이유로는 탱크 상태에 대한 이해 향상을 통해 보험 경비를 감소시키고, 탱크 활용도 증진 및 전송 속도 증가를 기반으로 운영 효율성을 강화할 수 있다는 점이 대표적이다. 대부분 저장되는 석유 제품은 휘발성과 가연성이 매우 높다. 일정량의 공기와 결합된 발화원은 순식간에 연기구름 폭발을 일으킬 수 있는데, Buncefield 사고 역시 이로 인해 발생했다. 주변 탱크와 자산에 엄청난 손상을 초래했으며, 연기구름 폭발은 현장 인력의 실질적인 안전 문제와도 깊게 관련돼 있다.

과충진(과류) 방지 기술에는 현재, 이전의 탱크 게이징 기술 발전과 유사한 변화가 일어나는 중이다. 국제적으로 인증된 과충진(과류) 방지 표준으로 자리매김하고 있는 API 2350의 확립은 과충진(과류) 방지 기술 개발에 중요한 단계가 됐다(탱크 게이징 기술에 대한 API 3.1과 유사).

관련 시장에는 합리적인 가격이 책정된 신규 제품들이 다양하게 출시됨으로써 기계·전기 기계 포인트 레벨 스위치(Point-level Switch)를 새롭고 현대적인 전자 레벨 게이지로 교체하는 것은 과거와 비교해 한결 수월해졌다. 연속적 레벨 측정과 같이 기존에 검증된 탱크 게이징 개념은 산업 선택 사양 및 과충진(과류) 방지에 대한 새로운 ‘최적 수행 관행’으로 빠르게 각광받고 있다. 기존에 통용되던 스위치의 경우 저가이며, 사용자 사이에서 잘 알려져 이해도 쉬운 반면, 작동 여부 파악이 어렵다는 본질적 문제가 항상 뒤따랐다.

과충진(과류) 발생의 방지 및 완화를 위해서는 다수의 독립된 보호 계층이 사용돼야 한다. 수동적인 보호 계층에서는 일반적으로 보조 격납 설비 및 방류둑(Dike)이 사용되지만, 이는 완화 용도로 한정된다. 과충진(과류) 방지를 위해서는 기본 공정 제어 시스템(BPCS) 및 독립적 안전 계층이 결합돼 사용되는데, BPCS는 ‘탱크 게이징 시스템’을 의미하고, 안전 계층은 ‘Hi-Hi 수준 경보’ 혹은 ‘과충진(과류) 방지 시스템’을 뜻한다.

이와 관련해 가장 빈번하게 나타나는 오해는 ‘안전 계층이 가장 중요한 구성 요소’라는 점이다. 적합하게 설계된 시스템의 경우라면 탱크 게이징 시스템이 지속적으로 작동되고, 과충진(과류) 발생을 방지하는 운영자의 1차 주요 도구로 사용된다. 과충진(과류) 시스템은 예외적인 상황으로 사용이 국한되며, 사용이 적을수록 더 낫다고 할 수 있다. 따라서 구형의 낡은 기계 탱크 게이지를 현대적 탱크 게이징 시스템으로 전환하는 데 있어 가장 중요한 작업 중 하나는 과충진(과류)의 위험성을 감소시키는 것이다.

현대적 탱크 게이징 시스템이 제공하는 또 다른 혜택은 내장형 온도 보상 누출 감지이다. 이는 부식 등으로 인한 소규모의 점진적 유출을 조기에 감지하는 중요 도구로 사용할 수 있다.

국제 표준

국제적 관점에서 과충진(과류) 방지에는 API 2350와 IEC 61511의 두 가지 핵심 표준이 존재한다. 이 두 표준은 대다수의 사법 체계에서 허용하는 최적 수행 관행을 확립하고 있다. 과거의 경우, 국가별 요구 사항 및 편차(예 : 독일의 TUV/DIBt WHG)가 상대적으로 많았으나, 현재는 점차 국제 표준의 영향을 받아 대체되고 있는 추세이다.

API 2350 Ed. 4(제4판)은 ‘석유시설 내 저장 탱크에 대한 과충진(과류) 방지(Overfill Protection for Storage Tanks in Petroleum Facilities)’에 적용되는 특정 표준으로 이 사안과 관련된 다양한 주제를 포괄하고 있다. 반면, IEC 61511는 ‘공정 산업 부문에 대한 안전 계장 시스템(Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector)’에 목적을 두고 있는 일반적 기능 안전성 표준이다. 이에 따라 IEC 61511 준수는 API 2350 준수를 위한 우수한 방안이며, 때로 요구 사항으로 지정되기도 한다. 그렇지만 두 개의 표준은 상호를 완벽하게 보완하기 때문에 전자가 후자의 충분 요건은 아니다.

신규 API 2350 Ed. 4 표준은 Bunce field 사고의 간접적 결과물이라고 할 수 있다. 사고 발생에 대한 대응으로 업계에 종사하는 다수가 API 프레임워크 하에 집결해 보다 발전된 과충진(과류) 방지 표준을 개발하게 된 것이다.

API(미국석유협회)의 명칭만으로는 확연히 나타나지는 않지만, 해당 표준 개발 위원회는 탱크 소유 업체, 운영 업체, 안전성 전문가, 공급 업체를 위한 국제적 대표 체제를 갖췄다. 영국 정부 관계자들 역시, Bunce field 사고 조사 결과가 완전히 사용될 수 있도록 이 위원회에 참여했다. 부가적으로 API 2350 Ed. 4가 최소한의 요구 사항만을 포함한 합의된 표준이자, 기술적 정당화가 가능할시 동일하거나 더 나은 안전성을 제공하는 대안적 솔루션 역시 허용한다는 점을 이해하는 것도 적용된다.

합의 과정을 통해 이 표준을 산출하는 데는, 범위의 제한도 필요했다. API 2350는 5,000리터 이상의 석유 제품에 대한 대기 저장 탱크를 대상으로 의도됐으며, 지하 탱크, LPG/LNG 탱크, 압력 탱크(Pressure Vessel)에는 적용되지 않는다. 그렇지만 이 표준의 원칙은 일반적이고 포괄적인 것으로, 적절한 예방 조치가 수반된다면, 표준의 지정 범위 외에도 적용이 가능할 것이다.

API 2350는 IEC 61511의 수명 주기 접근법에서 영감을 얻었다. 즉, 이 표준, 요구 사항 명세부터 시운전까지, 그리고 작동 시작에서 폐기 처분까지의 전반을 다루고 있다는 의미이다.

이 표준의 핵심에는 위험성 평가 및 관리 시스템이 있는데, 양자는 현재 표준의 의무 준수 사안이 됐다. 이와 같은 두 가지 시스템의 중요성에 대한 명백한 강조는 전기 기계적 서보(Servo) 게이지가 사고 발발 이전 세 달 동안 14회나 고착 고장을 일으킨 Bunce field 사고를 염두에 둔 결과이다.

만일 Buncefield 석유 저장 기지의 관리 시스템이 적합했다면, 고착 고장 문제는 사전에 해결됐을 것이다.

모든 탱크 팜은 상이하며 위치, 저장 제품, 탱크 무결성, 운영 절차와 같은 여러 요소에 따라 위험성은 다양하게 나뉠 수 있다. API 2350 표준은 인력 관여 수준 및 복잡성 정도에 따라 탱크를 분류하는데, 기본적으로 현대적인 탱크 팜 전체는 최소한 ATG(자동 탱크 게이지) 1대, 독립된 OPS(과충진(과류) 방지 시스템) 1대를 갖춘 제3범주 시설에 해당한다.

신규 시설의 자동 과충진(과류) 방지 시스템은 API 2350에 의거해 IEC 61511을 준수해야만 한다. 기존 시설의 경우, 자동 과충진(과류) 방지 시스템이 API 2350의 Annex A(부속서 A)를 준수하는 대안적 접근법도 가능하다. 하지만 Annex A 접근법은 일반적으로 IEC 61511 접근법과 동일하거나 더 많은 작업량을 요하기 때문에 향후에는 지양될 것으로 보인다.

기술적 도약

계속적인 안전성 추구 경향은 장비 제조업체의 신규 제품 개발 역시 촉진시켰다. 제품 발전의 단적인 증거 사례에는 IEC 61508에 의거해 최대 SIL 3(안전성 무결성 수준)까지 적용되도록 인증된 2선식 레이더 레벨 게이지를 들 수 있다.

이러한 발전은 마침내, 입증된 탱크 게이징 기술을 과충진(과류) 방지 시스템까지 사용될 수 있도록 허용했다. 안전 애플리케이션 및 과충진(과류) 방지 시스템과 더불어 장치 검증을 위한 요구 사항도 부상하는 중인데 API 2350은 포인트 레벨 게이지의 경우 매 6개월, 여타 장비는(기술적 정당화가 불가능한 경우 제외) 최소 연례적으로 입증 시험이 수행될 것을 요구하고 있다.

포인트 레벨 게이지에 대한 입증 시험은 그동안 통상적으로 유체 시험이나, 누름 버튼, 당김 레버와 같은 노동 집약적 절차를 사용해 탱크 지붕에서 수행돼 왔다. 탱크 작업자들은 ‘일정에 따라 입증 시험을 시행하긴 했지만, 레벨 스위치가 올바로 작동하는 지는 여전히 모르겠다’고 토로하곤 했다.

다행히 입증 시험은 전체 산업의 관행이 변경되도록 새로운 지속적 레벨 측정 기술이 적용된 분야 중 하나이다. 가장 뚜렷하게 나타난 장점은 작업자들이 두 개의 독립된 측정을 수행해 측정 결과를 상호 비교할 수 있게 됐다는 부분이다. 이제 대다수의 경우, 조기에 문제를 감지하는 동시에 오경보를 방지하는 데 상대적으로 변동폭이 넓은 편차 경보(예 : 5cm)로도 충분해졌다.

일부 사용자들은 이러한 시험 기법을 온라인 혹은 24/7 항시 입증 시험으로 칭하고 있다. 그렇지만 현장에서는 여전히 다량의 연구가 진행되고 있으며, 원격 입증 시험 성능을 가진 장치가 출현하더라도 놀랄 일은 아닐 것이다.

요구 사항은 지속적으로 변경되고 있으며, 과충진(과류) 방지는 더 이상 기계 레벨 스위치의 동의어가 아니다. 과충진(과류) 방지를 위한 완전하게 개정된 API 2350 표준은 IEC 61511와 더불어 산업 효율화 및 발전을 추진하는 원동력이자 중대한 이정표가 됐다.

그동안 탱크 게이징만으로 국한해 사용되던 장비는 이제 과충진(과류) 방지 용도로 활용이 가능해졌으며, 위에 논의된 변화 추세에도 중요한 역할을 할 것으로 전망된다. 기존의 레벨 스위치 역시 여전히 사용 가능하다. 하지만 현재 가장 효율적이고 미래를 위한 경쟁력을 갖춘 솔루션은 지속적인 레벨 측정과 자동 탱크 게이지의 독립적 측정을 수행하는 IEC 61508(SIL) 인증 과충진(과류) 방지 센서라고 할 수 있다.

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