KR102089568B1 - 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 해양플랜트의 초기 설계 시 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 입력하면, 장비 유형별 수량 산출, 배관 경로의 예측 및 시간 변화에 따른 누출률 계산을 수행하고, 누출 빈도, 화재 발생 빈도 및 폭발 발생 빈도를 계산한 후, 화재 및 폭발 위험도를 평가하는 모든 과정이 자동으로 이루어지는, 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 해양플랜트의 초기 설계 시 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 입력하면, 장비 유형별 수량 산출, 배관 경로의 예측 및 시간 변화에 따른 누출률 계산을 수행하고, 누출 빈도, 화재 발생 빈도 및 폭발 발생 빈도를 계산한 후, 화재 및 폭발 위험도를 평가하는 모든 과정이 자동으로 이루어지는, 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.
해양플랜트의 설계는 위험요인을 정량적 위험성평가를 통해 계량화하여 그 결과를 설계에 반영하는 것이 일반화되어 있다. 대표적인 위험요소인 화재 위험에 대해서도 이는 마찬가지다. 계량화된 화재위험에 대해 작업자들이 탈출하는 동안 안전설비의 기능을 유지하고 발생된 화재가 더 크게 전이(escalation)되는 것을 방지하는 것이 방화대책의 궁극적인 목적이다
해양플랜트는 초기 설계 단계에서 화재 위험에 대한 안전대책을 요구한다. 그리고 이러한 설계는 단순히 안전수단과 소화시스템을 구비하는 수준에서 끝나는 것이 아니다. 해당 해양플랜트의 화재 사고로 인한 위험 가능성을 해역, 운전조건 그리고 설비물량 등을 기준으로 판단하고 어느 정도 단계까지 안전성을 확보할 것인지 판단하는 ALARP(As Low As Reasonably Practicable) 활동을 수행한다. 그러한 후에, 정량적 위험성평가를 통해 계량화된 화재 시나리오를 선정하고 이에 부합하는 방화대책을 수립하게 된다.
그러나 종래의 해양플랜트의 화재 위험도 평가 방법은 유저가 단계별로 여러 가지 상용프로그램을 일일이 입력하여 수행하는 방식이므로 시간이 많이 걸리고 수행과정이 복잡하다는 문제점이 있었다.
Amdahl, J., Holmㅵs, T. and Skallerud, B., 2003 "Ultimate Strength of Structural Members with Attachments during Accidental Fires," Int. Conf. Response of Structures to Extreme Loading, Toronto; Canada, 2003-08-03/06
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 해양플랜트의 화재 및 폭발 위험도의 평가에 있어서 시간이 적게 걸리고 수행과정이 단순한, 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시형태에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템은 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 입력하도록 구성된 데이터 입력부; 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하고, 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하며, 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하도록 구성된 시나리오 구성부; 상기 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하고, 상기 누출률에 따른 점화확률을 획득하고, 상기 점화확률에 상기 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산하며, 폭발 점화 확률에 상기 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산하도록 구성된 빈도 계산부; 상기 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하도록 구성된 화재 결과 분석부; 상기 시나리오별 열 유속 분포와 상기 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하고, 상기 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하도록 구성된 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부; 상기 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 전체의 고장 여부를 결정하도록 구성된 화재 위험 평가부; 상기 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하도록 구성된 폭발 결과 분석부; 상기 시나리오별 과압력 분포와 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하며, 상기 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하도록 구성된 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부; 및 상기 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 전체의 고장 여부를 결정하도록 구성된 폭발 위험 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시형태에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템에 있어서, 상기 화재 위험 평가부는 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 열 유속 등고선 내에 노출되었을 경우 장비 전체가 고장이라고 결정할 수 있다.
상기 실시형태에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템에 있어서, 상기 폭발 위험 평가부는 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 과압력 등고선 내에 노출되었을 경우 장비 전체가 고장이라고 결정할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시형태에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 방법은 데이터 입력부에 의해 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터, 및 폭발 위험도 분석용 데이터가 입력되는 단계; 시나리오 구성부가 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하는 단계; 상기 시나리오 구성부가 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하는 단계; 상기 시나리오 구성부가 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하는 단계; 빈도 계산부가 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하는 단계; 상기 빈도 계산부가 상기 누출률에 따른 점화확률을 획득하는 단계; 상기 빈도 계산부가 상기 점화확률에 상기 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산하는 단계; 상기 빈도 계산부가 폭발 점화 확률에 상기 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산하는 단계; 화재 결과 분석부가 상기 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하는 단계; 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부가 상기 시나리오별 열 유속 분포와 상기 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하는 단계; 상기 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부가 상기 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하는 단계; 화재 위험 평가부가 상기 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하는 단계; 상기 화재 위험 평가부가 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하는 단계; 폭발 결과 분석부가 상기 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하는 단계; 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부가 상기 시나리오별 과압력 분포와 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하는 단계; 상기 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부가 상기 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하는 단계; 폭발 위험 평가부가 상기 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 폭발 위험 평가부가 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 과압력 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시형태들에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법에 의하면, 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하고, 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하며, 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하며, 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하며, 상기 누출률에 따른 점화확률을 획득하며, 상기 점화확률에 상기 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산하며, 폭발 점화 확률에 상기 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산하며, 상기 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하며, 상기 시나리오별 열 유속 분포와 상기 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하며, 상기 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하며, 상기 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하여 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하며, 상기 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하며, 상기 시나리오별 과압력 분포와 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하며, 상기 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하며, 상기 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하며, 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 과압력 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하도록 구성됨으로써, 해양플랜트의 화재 및 폭발 위험도의 평가에 있어서 시간이 적게 걸리고 수행과정이 단순하다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템의 블록 구성도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.
본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 자료 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 자료 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 자료 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 입력부(100), 시나리오 구성부(200), 빈도 계산부(300), 화재 결과 분석부(400), 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부(500), 화재 위험 평가부(600), 폭발 결과 분석부(700), 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800) 및 폭발 위험 평가부(700)를 포함한다.
데이터 입력부(100)는 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 입력하는 역할을 한다.
하이시스 모델 텍스트 파일은 해양 플랜트의 장비 리스트, 장비 연결 정보, 장비 위치 정보, 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 인벤토리(Inventory) 양 정보 등을 포함한다.
세그먼트 텍스트 파일은 식별번호와 그 범위를 나타내는 시작 장비 리스트 및 끝점 장비 리스트를 포함한다.
화재 위험도 분석용 데이터는 바람의 속도, 바람의 방향, 누출 방향, 누출 종류 등의 화재 결과 분석(FRA) 시나리오가 정의된 입력 데이터 텍스트이다.
폭발 위험도 분석용 데이터는 누출 방향, 바람의 속도, 주변 공기 안정도 등의 폭발 결과 분석(ERA) 시나리오가 정의된 입력 데이터 텍스트와, 폭발 점화 확률 정보를 포함한다.
좀 더 상세하게는, 데이터 입력부(100)는 평가하고자 하는 세그먼트를 정의하는 세그먼트 텍스트 파일의 내용의 읽고 하이시스 모델의 전체 정보가 담긴 텍스트 파일에서 해당하는 세그먼트 내의 정보들만 추출한다. 이에 따라 정의한 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비의 연결정보, 장비의 유형별 개수 등의 정보가 시스템 내에 저장되게 한다.
시나리오 구성부(200)는 데이터 입력부(100)로부터 입력된 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하고, 데이터 입력부(100)로부터 입력된 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하며, 데이터 입력부(100)로부터 입력된 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하는 역할을 한다.
세그먼트 내의 인벤토리 양은 세그먼트 내 장비들의 인벤토리 양을 모두 합산하여 결정한다.
빈도 계산부(300)는 시나리오 구성부(200)에서 산출된 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하고, 시나리오 구성부(200)에서 계산된 누출률에 따른 점화확률을 획득한다. 빈도 계산부(300)는 획득된 점화확률에 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산한다. 빈도 계산부(300)는 데이터 입력부(100)에 의해 입력된 폭발 점화 확률에 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산한다.
화재 결과 분석부(400)는 데이터 입력부(100)로부터 입력된 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 시나리오 구성부(200)로부터 계산된 누출률, 및 데이터 입력부(100)로부터 입력된 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하는 역할을 한다.
초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부(500)는 화재 결과 분석부(400)로부터 획득된 시나리오별 열 유속 분포, 및 빈도 계산부(300)에 의해 계산된 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하고, 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하는 역할을 한다.
화재 위험 평가부(600)는 데이터 입력부(100)에 의해 입력된 세그먼트 내의 장비 리스트 및 장비 위치의 정보와, 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부(500)에 의해 생성된 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 전체의 고장 여부를 결정하는 역할을 한다. 장비 전체의 고장 여부는 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 열 유속 등고선 내에 노출되었을 경우 장비 전체의 고장이라고 결정된다.
장비 표면의 노출 시간 정보는 구조적인 화재 방어를 위해 사용되는 PFP(Passive Fire Protection) 코팅을 수행하기 위해 사용된다. 예컨대, 5분 까지 노출된 장비는 J5로 결정되고, 10분 까지 노출된 장비는 J10으로 결정된다.
폭발 결과 분석부(700)는 데이터 입력부(100)에 의해 입력된 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 시나리오 구성부(200)에 의해 계산된 누출률, 및 데이터 입력부(100)에 의해 입력된 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하는 역할을 한다.
초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800)는 폭발 결과 분석부(700)에 의해 획득된 시나리오별 과압력 분포와, 빈도 계산부(300)에 의해 계산된 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하며, 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하는 역할을 한다.
폭발 위험 평가부(900)는 데이터 입력부(100)로부터 입력된 세그먼트 내의 장비 리스트 정보 및 장비 위치 정보와, 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800)에 의해 생성된 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 전체의 고장 여부를 결정하는 역할을 한다.
장비 전체의 고장 여부는 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었을 경우 장비 전체의 고장이라고 결정된다.
상기 데이터 입력부(100), 시나리오 구성부(200), 빈도 계산부(300), 화재 결과 분석부(400), 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부(500), 화재 위험 평가부(600), 폭발 결과 분석부(700), 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800) 및 폭발 위험 평가부(700)는 하나의 단말 장치(예컨대, 노트북, 퍼스널컴퓨터, PDA, PMP, 스마트폰 등)로 구성될 수 있다
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템을 이용한 화재 및 폭발 위험도 평가 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 의미한다.
먼저, 데이터 입력부(100)에 의해 하이시스 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터, 및 폭발 위험도 분석용 데이터가 입력된다(S10).
이어서, 시나리오 구성부(200)가 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하고(S20), 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측한 후(S30), 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산한다(S40).
이후, 빈도 계산부(300)가 스텝(S20)에서 산출된 장비 유형별 수량을 OGP 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하고(S50), 스텝(S40)에서 계산된 누출률에 따른 점화확률을 획득하고(S60), 이 획득된 점화확률에 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산한 후(S70), 폭발 점화 확률에 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산한다(S80).
이어서, 화재 결과 분석부(400)가 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 스텝(S40)에서 계산된 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득한다(S90).
다음, 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부(500)가 스텝(S90)에서 획득된 시나리오별 열 유속 분포와 스텝(S70)에서 계산된 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하며(S100), 이 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성한다(S110).
이어서, 화재 위험 평가부(600)가 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 스텝(S110)에서 생성된 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 열 유속 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하여(S120, S130), 장비 표면의 설정 크기 이상이 열 유속 등고선 내에 노출되었다면(YES) 장비 전체가 고장이라고 결정한다(S140).
다음, 폭발 결과 분석부(700)가 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득한다(S150).
이어서, 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800)가 스텝(S150)에서 획득된 시나리오별 과압력 분포와, 스텝(S80)에서 계산된 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하며(S160), 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성한다(S170).
최종적으로, 폭발 위험 평가부(900)가 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하여(S180, S190), 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었다면(YES), 장비 전체가 고장이라고 결정한다(S200).
한편, 상기 스텝(S120, S130)에서 장비 표면의 설정 크기 이상이 열 유속 등고선 내에 노출되지 않았다면(NO), 상기 스텝(S150)으로 진행된다.
한편, 상기 스텝(S180, S190)에서 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되지 않았다면(N0), 종료한다.
본 발명의 실시예에 의한 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템 및 방법에 의하면, 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하고, 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하며, 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하며, 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하며, 상기 누출률에 따른 점화확률을 획득하며, 상기 점화확률에 상기 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산하며, 폭발 점화 확률에 상기 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산하며, 상기 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하며, 상기 시나리오별 열 유속 분포와 상기 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하며, 상기 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하며, 상기 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하여 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하며, 상기 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하며, 상기 시나리오별 과압력 분포와 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하며, 상기 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하며, 상기 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하며, 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 과압력 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하도록 구성됨으로써, 해양플랜트의 화재 및 폭발 위험도의 평가에 있어서 시간이 적게 걸리고 수행과정이 단순하다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 데이터 입력부
200: 시나리오 구성부
300: 빈도 계산부
400: 화재 결과 분석부
500: 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부
600: 화재 위험 평가부
700: 폭발 결과 분석부
800: 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부
900: 폭발 위험 평가부
200: 시나리오 구성부
300: 빈도 계산부
400: 화재 결과 분석부
500: 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부
600: 화재 위험 평가부
700: 폭발 결과 분석부
800: 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부
900: 폭발 위험 평가부
Claims (4)
- 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 입력하도록 구성된 데이터 입력부(100);
세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하고, 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하며, 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하도록 구성된 시나리오 구성부(200);
상기 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하고, 상기 누출률에 따른 점화확률을 획득하고, 상기 점화확률에 상기 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산하며, 폭발 점화 확률에 상기 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산하도록 구성된 빈도 계산부(300);
상기 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하도록 구성된 화재 결과 분석부(400);
상기 시나리오별 열 유속 분포와 상기 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하고, 상기 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하도록 구성된 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부(500);
상기 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 전체의 고장 여부를 결정하도록 구성된 화재 위험 평가부(600);
상기 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하도록 구성된 폭발 결과 분석부(700);
상기 시나리오별 과압력 분포와 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하며, 상기 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하도록 구성된 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800); 및
상기 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 전체의 고장 여부를 결정하도록 구성된 폭발 위험 평가부(900);를 포함하는 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 화재 위험 평가부는 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 열 유속 등고선 내에 노출되었을 경우 장비 전체가 고장이라고 결정하는 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폭발 위험 평가부는 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 과압력 등고선 내에 노출되었을 경우 장비 전체가 고장이라고 결정하는 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템.
- 제 1 항의 화재 및 폭발 위험도 평가 시스템을 이용한 화재 및 폭발 위험도 평가 방법으로서,
데이터 입력부(100)에 의해 하이시스(HYSYS) 모델 텍스트 파일, 세그먼트 텍스트 파일, 화재 위험도 분석용 데이터, 및 폭발 위험도 분석용 데이터가 입력되는 단계;
시나리오 구성부(200)가 세그먼트 내의 장비 리스트를 이용하여 장비 유형별 수량을 산출하는 단계;
상기 시나리오 구성부가 세그먼트 내의 장비 연결 정보 및 장비 위치 정보를 이용하여 배관 경로를 예측하는 단계;
상기 시나리오 구성부가 세그먼트 내의 장비 크기 정보, 장비 온도 및 압력 정보, 및 인벤토리 양 정보를 이용하여 시간 변화에 따른 누출률을 계산하는 단계;
빈도 계산부(300)가 장비 유형별 수량을 OGP(International Association of Oil & Gas Producers) 데이터에 적용하여 누출빈도를 계산하는 단계;
상기 빈도 계산부가 상기 누출률에 따른 점화확률을 획득하는 단계;
상기 빈도 계산부가 상기 점화확률에 상기 누출빈도를 곱하여 화재 발생 빈도를 계산하는 단계;
상기 빈도 계산부가 폭발 점화 확률에 상기 누출빈도를 곱하여 폭발 발생 빈도를 계산하는 단계;
화재 결과 분석부(400)가 상기 세그먼트 내의 인벤토리 양 정보, 누출률, 및 화재 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 열 유속 분포를 획득하는 단계;
초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부가 상기 시나리오별 열 유속 분포와 상기 화재 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 열 유속 값을 결정하는 단계;
상기 초과 곡선 및 설계 열 유속 등고선 생성부가 상기 설계 열 유속 값을 이용하여 설계 열 유속 등고선을 생성하는 단계;
화재 위험 평가부(600)가 상기 세그먼트 내의 장비 리스트, 장비 위치, 및 설계 열 유속 등고선의 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하는 단계;
상기 화재 위험 평가부가 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 열 유속 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하는 단계;
폭발 결과 분석부(700)가 상기 세그먼트 내의 장비 위치 정보, 누출률, 및 폭발 위험도 분석용 데이터를 기반으로 시나리오별 과압력 분포를 획득하는 단계;
초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부(800)가 상기 시나리오별 과압력 분포와 폭발 발생 빈도를 결합하여 임의의 위치에서의 초과 곡선을 결정하고, 기준 빈도에 해당하는 설계 과압력 값을 결정하는 단계;
상기 초과 곡선 및 설계 과압력 등고선 생성부가 상기 설계 과압력 값을 이용하여 설계 과압력 등고선을 생성하는 단계;
폭발 위험 평가부(900)가 상기 세그먼트 내의 장비 리스트 정보, 장비 위치 정보, 및 설계 과압력 등고선 정보를 이용하여 장비 표면의 설정 크기 이상이 설계 과압력 등고선 내에 노출되었는지의 여부를 판단하는 단계; 및
상기 폭발 위험 평가부가 상기 장비 표면의 설정 크기 이상이 상기 설계 과압력 등고선 내에 노출되었다면 장비 전체가 고장이라고 결정하는 단계;를 포함하는 화재 및 폭발 위험도 평가 방법.
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