KR101046300B1 - 가스 충전소 안전 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

가스 충전소 안전 관리 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 가스 충전소 안전 관리 시스템은, 가스 충전소 설비들에 설치된 센서들을 포함하는 센서 네트워크와, 상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하고 상기 가스 충전소 설비를 나타내는 맵 상에 상기 센싱 신호들의 계기 값들을 매핑하며 상기 센싱 신호들이 소정의 정상 범위를 벗어나면 경고 신호를 발생시키는 모니터링 모듈과, 상기 맵, 상기 매핑된 계기 값들 및 상기 경고 신호를 화면에 표시하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.

Description

가스 충전소 안전 관리 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR SAFETY MANAGEMENT OF GAS CHARGING FACILITY}
본 발명은 안전 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 가스 충전소의 안전 관리 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 가스 충전소는 CNG(천연가스) 버스나 액화석유가스(LPG)와 같은 대중 교통 수단의 충전을 위해 액화천연가스 또는 액화석유가스를 보관하고 차량에 공급하는 시설이다. 가스 충전소에는 대중 교통 차량들이 끊임없이 드나들어야 할 뿐 아니라, 대중 교통 서비스의 특성 상 대도시에 위치할 수 밖에 없다. 따라서 가스 충전소는 폭발 위험이나 누출 위험이 상존하며, 대도시에 위치하여 사고 시 큰 피해가 예상되는 시설이다.
종래에 이러한 가스 충전소 시설의 관제 설비는 각 위치에 설치된 다양한 센서들로부터 센서 정보를 수집하고 관리자에게 통보할 수 있게 구성되어 있다. 하지만, 어떤 센서에서 이상이 감지되었을 때에 어떤 조치를 취해야 하는지는 관리자의 경험과 순간적인 판단에 의존할 수 밖에 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가스 충전소 설비의 실시간 모니터링과 위험성 평가 및 대응 시나리오 도출을 통해 일차적으로 재해를 방지하고 이차적으로 피해를 최소화할 수 있는 가스 충전소의 안전 관리 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 충전소 안전 관리 시스템은,
가스 충전소 설비들에 설치된 센서들을 포함하는 센서 네트워크;
상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하고, 상기 가스 충전소 설비를 나타내는 맵 상에 상기 센싱 신호들의 계기 값들을 매핑하며, 상기 센싱 신호들이 소정의 정상 범위를 벗어나면 경고 신호를 발생시키는 모니터링 모듈; 및
상기 맵, 상기 매핑된 계기 값들 및 상기 경고 신호를 화면에 표시하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 맵은 공정 흐름 맵 또는 설계 도면 맵 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 가스 충전소 안전 관리 시스템은,
상기 가스 충전소 설비들에서 발생 가능한 사고 시나리오와, 상기 사고 시나리오에 대응하기 위해 관리자 및 작업자의 행동 또는 방재 설비의 작동을 정의한 대응 시나리오를 저장하는 비상 대응 시나리오 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 가스 충전소 안전 관리 시스템은,
상기 센싱 신호들의 장기적 또는 단기적인 변화 추이를 수치화하여 상기 가스 충전소 설비들의 각 부위의 사고 발생 확률을 갱신하고, 갱신된 상기 사고 발생 확률을 기초로 상기 가스 충전소 설비의 사회적 위험성과 상기 각 부위에서 개인적 위험성을 평가하는 위험성 평가(QRA) 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 QRA 모듈은
상기 사고 발생 확률을 기초로 평가된 상기 사회적 위험성이 용인 한도를 초과한 경우에 위험 상황으로 판정하도록 동작할 수 있다.
기존의 모니터링 시스템의 경우, 가동 중에 설비의 이상을 발견할 때에 가동을 중지할 뿐이지만, 본 발명에 따른 가스 충전소 안전 관리 시스템은 QRA 모듈을 통해 이상 발생 가능성을 미리 판정하고, 이상 발생 가능성이 높아지면 보수 정비 계획에 반영함으로써, 가동 중에 갑작스러운 비상 정지를 맞는 상황을 미연에 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가스 충전소 안전 관리 시스템은 QRA 모듈을 통하여 각각 설비의 위험도를 분석하여 위험도에 기반하여 보수 정비 계획을 수립할 수 있다. 예를 들어, 위험도가 높아진 설비부터 보수 정비할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 충전소의 안전 관리 시스템을 예시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 충전소의 안전 관리 시스템의 모니터링 모듈에서 제공하는 공정 흐름 기반 모니터링 화면을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 충전소의 안전 관리 시스템의 모니터링 모듈에서 제공하는 도면 기반 모니터링 화면을 예시한 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 충전소의 안전 관리 시스템을 예시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 가스 충전소 안전 관리 시스템(10)은 가스 충전소 설비(11)에 설치된 센서 네트워크(12), 서버(13)를 포함한다.
가스 충전소 설비(11)는 고압과 저온으로 액화된 천연가스 또는 석유가스를 공급받고, 장기간 보관하며, 차량에 주입할 수 있도록 각종 탱크, 컴프레셔, 냉각기, 밸브 및 파이프들로 이루어져 있고, 안전을 위해 정해진 규격 이내의 압력, 온도, 진동을 유지하여야 한다.
이를 위해, 가스 충전소 설비(11) 내의 수많은 밸브, 컴프레셔, 냉각기 등에 적절한 압력계(121), 온도계(122), 진동계 센서들(123)이 각각 설치된다. 센서들(121, 122, 123)은 검출된 신호들을 CAN(Controller Area Network)와 같은 유선 또는 바이너리 CDMA, 지그비(Zigbee), LoWPAN과 같은 무선 통신 방식을 통해 게이트웨이(124)를 거쳐 서버(13)로 전송한다.
서버(13)는 모니터링 모듈(131), QRA 모듈(132), 비상 대응 시나리오 모듈(133), 센서 DB(134), 맵 DB(135), QRA DB(136), 시나리오 DB(137), 사용자 인터페이스(138)를 포함한다.
모니터링 모듈(131)은 센서 네트워크(12)에서 수집되어 게이트웨이(124)를 거쳐 전달되는 센싱 신호들을 수신한다. 모니터링 모듈(131)은 수신된 센싱 신호들을 해당하는 센서 별로 센서 DB(134)에 저장한다.
한편, 맵 DB(135)에는 가스 충전소 설비(11)에서 액화 가스의 저장, 냉각, 가압 및 배급에 이르는 공정 흐름 맵이 저장되어 있다. 가스 충전소 설비(11)에서 센서들(121, 122, 123)이 실제로 설치된 위치와 공정 흐름 맵에서 센서 계기들이 표시되는 위치는 일대일로 매칭되거나 또는 관리자가 감시하기 편리하도록 일대다로 매칭되어 있다.
모니터링 모듈(131)은 맵 DB(135)에서 읽어들인 공정 흐름 맵 상에 표시되는 센서 계기에 센서 네트워크(12)로부터 수신된 센싱 신호로부터 얻은 계기 값, 즉 압력, 온도, 진동 값을 입력하고 사용자 인터페이스(138)를 통해 관리자에게 그래픽적으로 표시할 수 있다.
또한 맵 DB(135)에는 가스 충전소 설비(11)의 상세한 설계 도면 맵이 저장되어 있고, 마찬가지로 가스 충전소 설비(11)에서 센서들(121, 122, 123)이 실제로 설치된 위치는 설계 도면 맵에서 센서 계기들이 표시되는 위치에 일대일로 매칭되어 있다.
모니터링 모듈(131)은 맵 DB(135)에서 읽어들인 설계 도면 맵 상에 표시되는 센서 계기에 센서 네트워크(12)로부터 수신된 센싱 신호로부터 얻은 압력, 온도, 진동 값을 입력하고 관리자에게 사용자 인터페이스(138)를 통해 그래픽적으로 표시할 수 있다.
모니터링 모듈(131)은 또한 센싱 신호들을 분석하여 압력, 온도, 진동 값이 정상 범위를 벗어나면, 예를 들어 소정 범위 이상인 상태가 소정 시간 이상 지속되는 경우에는, 이를 이상 상태로 분류하고, 이상 상태가 소정 회수 이상 발생하면 사용자 인터페이스(138)를 통해 관리자에게 경고 신호를 발생시킬 수 있다.
통상적으로 QRA(Quantative Risk Assessment, 정량적 위험도 평가)는 설비의 구축 시에, 설비의 수명 주기 동안에 예상되는 다양한 각도로 사고를 분석하며, 그 피해범위와 빈도를 통하여 정량적으로 위험성을 평가하며, 위험성이 규정 또는 그 밖의 기준에 따라 용인될 수 있는 수준 내에 머무르도록 위험요소들을 규제할 방안을 제시한다. 이를 위해, QRA는 지금까지 역사적으로 있어왔던 각종 설비들의 운용 경험으로부터 구축된 데이터, 즉 일반 신뢰도 자료(Generic Failure Data)에 기초하여 사고의 빈도를 추정한다.
일반 신뢰도 자료(Generic Failure Data)는 비슷한 환경 하의 유사한 기기장치의 신뢰도 분석에 적용하기 위한 축적된 자료로서, 많은 기관에서 이러한 자료를 발행하고 있다. 통상적으로 플랜트, 시설 시스템 및 설비의 신뢰도를 측정하고 위험을 정량화, 유지관리 최적화, 위험에 따른 유지 관리 계획 수립 지원, 새로운 장치의 설계 개선, 수명 주기에 따른 비용 최적화 등에 효과적으로 활용된다. 대표적인 일반 신뢰도 자료는 OREDA(Offshore Reliability Data Handbook), EIREDA (European Industry Reliability Data Bank), NPRD-91(Nonelectronic Parts Reliability Data) 등이 있다. 분야마다 다른 자료들이 발간되고 있는데, 석유화학장치의 일반신뢰도자료(Generic Failure Data)로는 CCPS(Center for Chemical Process Safety)의 PERD(Process Equipment Reliability Database) 자료가 널리 사용되고 있고, 전기/전자분야의 일반 신뢰도 자료로는 IEEE(Institute Electrical and Electronics Engineers)에서 발간한 자료가 널리 사용되고 있다.
설비에서 예상 가능한 사고가 지닌 위험성은 개인적 위험성과 사회적 위험성으로 분류되어 수치적으로 추정될 수 있다.
사회적 위험성은 인구 집단이 평균적으로 수용할 수 있는 위험성을 기초로 하여, 어떤 특정 위험 시설에서 일어날 수 있는 사고들의 확률의 합(F)과 그 사고들로 인한 인명 피해(N) 사이의 관계로 표현할 수 있으며, 개인적 위험성의 사회적 수용 한계를 의미한다.
통상적으로 QRA는 위험 시설의 수명 주기 내의 위험성을 분석하고 위험성이 수용 한계를 넘어서면 안전 설계를 강화하거나 위험 물질의 처리 공정을 개선하는 등의 설계 변경을 하기 위한 기법이기 때문에 위험 시설의 구축 시에 일회적으로 사용될 뿐이다.
반면에, 본 발명의 QRA 모듈(132)은 센서 네트워크(12)에서 수집한 센싱 신호들의 장기적 또는 단기적인 변화 추이와, 가스 충전소 설비(11)에 가해진 내부적인 변경 사실, 예를 들어, 정기/부정기 정비, 수리의 성공, 실패 또는 지연, 주요 장비의 교체 등의 사실에 따른 영향과, 가스 충전소 설비(11)에 가해진 외부적인 환경 변화, 예를 들어 폭염, 혹한, 홍수, 돌풍, 지진 등에 따른 영향을 수치화하여 사고 발생 확률에 반영 및 갱신하고 이를 QRA DB(136)에 저장한다.
나아가, 본 발명의 QRA 모듈(132)은 지속적으로 갱신되는 사고 발생 확률을 기초로 실시간으로 여러 사고 가능 지점들에서 사고의 위험성 지수를 개인적 위험성과 사회적 위험성으로 구분하여 평가한다.
만약, 가스 충전소 설비(11)에 관하여, 사회적 위험성이 용인 한도를 넘어서는 것으로 QRA 모듈(132)이 판정하면, 예를 들어 인명 사고 측면에서 10^-7보다 높아졌다고 평가될 경우, QRA 모듈(132)은 이를 위험 상황으로 판정할 수 있다. 나아가, 이 경우에, QRA 모듈(132)은 사회적 위험성이 용인 한도를 초과하는 데에 가장 기여하는 위험 지점을 결정하고, 그 위험 지점에서 예시적인 사고 발생 시나리오를 적용하여 그에 따른 개인적 위험성을 추정하여, 설비가 포함된 지리 정보 상에 표시한 위험 등고선의 형태로 사용자 인터페이스(138)를 통해 관리자에게 표시할 수 있다.
평상 시에는 QRA 모듈(132)은 관리자의 지시가 있을 때에 특정 위치에서 특정 시나리오를 부여하였을 경우의 개인적 위험성을 위험 등고선의 형태로 관리자에게 제시할 수 있다.
비상 대응 시나리오 모듈(133)은 발생 가능한 사고들에 관하여 관리자 및 작업자의 행동 또는 방재 설비의 작동을 정의한 소정의 대응 시나리오, 대피 시나리오, 구조 시나리오, 복구 시나리오 등을 시나리오 DB(137)에 저장 및 관리한다.
또한 비상 대응 시나리오 모듈(133)은 사고가 발생하였을 경우에는 QRA 모듈(132)에서 가장 최근에 추정된 개인적 위험성을 참고로, 상기 시나리오 DB(137)에 저장된 대응 시나리오, 대피 시나리오, 구조 시나리오, 복구 시나리오에 반영하여 실제 시나리오들을 관리자에게 표시하고, 그에 따라 방재 설비나 안전 설비를 구동할 수 있다. 예를 들어, QRA 모듈(132)에서 개인적 위험성이 높아지면 이를 사용자에게 표시하고 문제를 인식하도록 유도할 수 있다. 사용자는 그 범위를 확인하고 위험성의 감소 방안을 확인한 다음 이를 비상 대응 시나리오에 반영할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 충전소의 안전 관리 시스템의 모니터링 모듈에서 제공하는 공정 흐름 기반 모니터링 화면 및 도면 기반 모니터링 화면을 각각 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 가스 충전소의 안전 관리 시스템(10)의 모니터링 모듈(131)은 맵 DB(135)에 저장되어 있는 공정 흐름 맵 상의 주요 지점과 실제 충전소 설비(11) 곳곳에 설치된 센서들(121, 122, 123)을 서로 매핑하고, 센싱 신호들의 값을 공정 흐름 맵 상의 각 지점에 표시할 수 있다.
도 3을 참조하면, 가스 충전소의 안전 관리 시스템(10)의 모니터링 모듈(131)은 맵 DB(135)에 저장되어 있는 설계 도면 맵 상의 주요 지점과 실제 충전소 설비(11) 곳곳에 설치된 센서들(121, 122, 123)을 서로 매핑하고, 센싱 신호들의 값을 설계 도면 맵 상의 각 지점에 표시할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
10 가스 충전소 안전 관리 시스템
11 가스 충전소 설비
12 센서 네트워크
121 압력계
122 온도계
123 진동계
124 게이트웨이
13 서버
131 모니터링 모듈
132 QRA 모듈
133 비상 대응 시나리오 모듈
134 센서 DB
135 맵 DB
136 QRA DB
137 시나리오 DB
138 사용자 인터페이스

Claims (5)

  1. 가스 충전소 설비들에 설치되어 있고, 상기 가스 충전소 설비들의 압력, 온도 및 진동을 측정하는 다종의 센서들을 포함하는 센서 네트워크;
    상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하고, 상기 가스 충전소 설비를 나타내는 맵 상에 상기 가스 충전소 설비들의 압력, 온도 및 진동 값들을 매핑하며, 상기 센싱 신호들이 설정된 정상범위를 초과하는지 여부, 상기 정상범위를 초과한 시간 및 횟수를 이용하여, 상기 가스 충전소 설비가 이상 상태임을 알리는 경고 신호를 발생시키는 모니터링 모듈;
    상기 맵, 상기 매핑된 계기 값들 및 상기 경고 신호를 화면에 표시하는 사용자 인터페이스; 및
    상기 센싱 신호들의 장기적 또는 단기적인 변화 추이, 상기 가스 충전소 설비의 정비 상태, 수리 상태 및 장비 교체를 포함하는 내부 변경 사실, 및 상기 가스 충전소 설비에 가해진 외부 환경 변화 사실을 수치화하여 상기 가스 충전소 설비들의 각 부위의 사고 발생 확률을 갱신하고, 갱신된 상기 사고 발생 확률을 기초로 상기 가스 충전소 설비의 사회적 위험성과 상기 각 부위에서 개인적 위험성을 평가하는 위험성 평가 모듈을 포함하고,
    상기 위험성 평가 모듈은, 상기 사고 발생 확률을 기초로 평가된 상기 사회적 위험성이 용인 한도를 초과한 경우에 위험 상황으로 판정하는 것을 특징으로 하는 가스 충전소 안전 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 맵은 공정 흐름 맵 또는 설계 도면 맵 중 하나인 것을 특징으로 하는 가스 충전소 안전 관리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 충전소 설비들에서 발생 가능한 사고 시나리오와, 상기 사고 시나리오에 대응하기 위해 관리자 및 작업자의 행동 또는 방재 설비의 작동을 정의한 대응 시나리오를 저장하는 비상 대응 시나리오 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 충전소 안전 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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