| 천연가스 공급설비에 대한 기기신뢰도 분석 및 위험성 평가 |
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고재선, 김효 |
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1서울시립대학교 화학공학과2서울시립대학교 화학공학과 |
| A Study on the Reliability Analysis and Risk Assessment of Liquefied Natural Gas Supply Utilities |
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Ko Jae-Sun, Kim Hyo |
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| 요약 |
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천연가스는 서울에서 새로운 도시가스로서 지하배관망루 벨브스테이션을 통하여 공급되어 왔다. 그러나 천연가스는 편리함과는 대조적으로 운송시스템의 오류 또는 부주위한 취급으로부터 화재 및 폭발을 야기할 수 있는 매우 실제적인 잠재위험성을 가지고 있다. 따라서 이 연구의 주요 목적은 전형적인 배관망을 구성하는 공급설비의 신뢰성을 평가한 후 주요 잠재위험성의 확인 및 위험성평가를 수행하는 것이다. 본 연구에서는 Fault Tree Analysis와 Event free Analysis에 의해 서울의 임의의 지점 두 곳을 설정하여 최종적인 단계(top event)로서 밸브기지의 소규모 누출과 대규모 누출, 각 도시가스회사로의 천연가스공급중단을 설정하여 각각에 대한 발생빈도의 값을 알아보았다. 그 결과 소규모 누출시 DC, DS 밸브기지에 대하여 각각 3.29, 1.41의 값으로 나타났으며, 대규모 누출에 대하여는 1.90$ imes$$10^{-2}$, 2.32$ imes$$10^{-2}$, 또한 도시가스회사로의 천연가스공급중단에 대한 각각의 기지에 대한 수치는 2.33$ imes$$10^{-2}$, 2.89$ imes$$10^{-2}$로 나타났다. 또한 단위 지역 공급설비에 대한 전체적인 신뢰도와 기기별 신뢰도의 계산함으로서 기기와 공급망간의 상호관계성의 인식과, 전체 설비 굽에서 중요한 부분과 좀더 강조되어야 할 부분을 찾아내기 위해 Minimal Cut Set 방법을 사용한 결과, DC 밸브기지의 경우, 기기단위별로는 6, 7, 26, 27 등이 취약함을 보여주고 있으며, 또한 basic event 26, 27의 조합으로 인한 천연가스공급중단의 위험이 가장 크므로 이 부분에 대해서 하나의 라인이 병렬로 추가되어야만 좀더 안정적이고 위험부담이 적은 시스템으로 운영할 수 있다. 이러한 경우 공급중단의 고장율이 1/4로 줄어드는 효과를 가지게 된다. DS 밸브기지의 경우, basic event 4가 천연가스공급중단의 원인의 92%를 차지하고 있다. 그러므로 이 부분의 portion을 낮춰준다면 전체의 고장율도 낮춰질 수가 있고 이 부분에 같은 종류의 라인을 추가로 설치하면 고장율이 약 1/10로 줄어드는 효과를 보게 된다. 또한 기기단위별로는 6, 7, 26, 27 등이 가장 취약한 것으로 나타났다. 이 부분에 대해서는 안전장치나 설비를 추가로 갖추거나, 혹은 점검기간의 주기를 줄이도록 하는 것이 필요하다. 향후 본 연구에서 다루어진 신뢰도 측정방법을 각 공급설비에 대해 적용한다면 좀 더 효율적으로 공급설비의 신뢰도를 계산, 분석할 수 있고, 천연가스공급설비의 안전성 향상에 도움이 될 것으로 기대된다. |
| Abstract |
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Natural gas has been supplied through underground pipelines and valve stations as a new city gas in Seoul. In contrast to its handiness the natural gas has very substantial hazards due to fires and explosions occurring from careless treatments or malfunctions of the transporting system. The main objectives of this study are to identify major hazards and to perform risk assessments after assessing reliabilities of the composing units in dealing with typical pipeline networks. there-fore two method, fault tree analysis ;1nd event tree analysis, are used here. Random valve stations are selected and considered its situation in location. The value of small leakage, large rupture, and no supply of liquefied natural gas is estimated as that of top event. By this calculation the values of small leakage are 3.29 in I)C valve station, 1.41 in DS valve station, those of large rup-lure are $1.90Times10_{-2}$ in DC valve station, $2.32$ imes$10^{-2}$ in DS valve station, and those of no supply of LNG to civil gas company are $2.33$ imes$10 ^{-2}$ , $2.89$ imes$10^{-2}$ in each valve station. And through minimal cut set we can find the parts that is important and should be more important in overall system. In DC valve station one line must be added between basic event 26,27 because the potential hazard of these parts is the highest value. If it is added the failure rate of no supply of LNG is reduced to one fourth. In DS valve station the failure rate of basic event 4 is 92eye of no supply of LNG. Therefore if the portion of this part is reduced (one line added) the total failure rate can be decreased to one tenth. This analytical study on the risk assessment is very useful to prepare emergency actions or procedures in case of gas accidents around underground pipeline networks and to establish a resolute gas safety management system for loss prevention in Seoul metropolitan area. |
| Key Words:
Reliability Failure rate, valve station, Fault tree, Event tree, Minimal cut set |
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