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석유정제회사 플랜트 스마트화

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2018-06-27 (수) 09:59 조회 : 130

석유정제회사 플랜트 스마트화
플랜트 스마트화 기술도입 성공요인과 그에 따른 생산성 향상

 

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석유정제공장 현장의 노하우를 반영한 설비이상징조 감지시스템을 활용하여 가동을 안정화하고 생산성향상으로 연결시킨 사례와 함께 플랜트의 안전성 향상을 목적으로 안전계측장비 시스템을 도입하여 안전하고 신속하게 플랜트를 긴급정지 시켜 사고방지와 조기정상화를 실현한 사례를 본고에서 소개한다.

 

출처 : 일본 장치산업의 프랜트 스마트화 선행 사례집
편집 및 번역 : K-SmartFactory

 

태양석유주식회사 시코쿠사업소

 

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1.회사개요

 

①사업내용:석유정제사업.
②생산제품:석유제품,석유부산품.
③사업소 직원수:408명

 

2.플랜트 스마트화에 도입한 기술:중요프로세스에 변동상황을 모니터링하는 툴 도입

 

①중요프로세스의 변수를 모니터링하여 미래의 그 변동 트랜드를 예측, 운전이 상의 예비징조를 예측한다.
②이상예측 데이터를 토대로 긴급대응을 재촉하는 알람을 작동시켜 오퍼레이터가 설비를 점검하도록 보완하였다.

 

3.플랜트 스마트화 기술도입으로 나타난 효과

 

①안전, 보안적인 측면: 스마트화 이전에는 파악할 수 없었던 상태를 감시하여 고장을 예측할 수 있게 되었다.
②수익적인 측면: 설비의 이상 징조를 사전에 감지하고 조기에 대응하여 안정적으로 운전하여 생산성향상에 기여함

 

4.플랜트 스마트화 기술도입 성공요인

 

①바톰 업(bottom-up) 조직문화: 경영층이 직원에게 생산현장을 이해하도록 독려하는 조직문화와 현장에서 올라오는 제안을 재빠르게 대응하기 위해 본사 IT보안부서에 현장경험이 있는 직원을 과반수 배치.
②외부전문기업과의 협업: 벤더의 기술 서포트로, 중요프로세스변수의 미래변동트랜드예측 모델 정교화.

③시스템의 조정, 최적화: 자사 플랜트 가동설비 온도와 압력변동에 맞추어 시스템을 튜닝할 수 있어, 알람작동의 정도와 신뢰성이 향상되었다.

 

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5. 경과

 

①현장경험자를 본사에 배치, 현장에서 올라오는 바톰 업 제안을 스피드하게 실행.

 

태양석유는 도쿄에 본사를 두고 석유정제플랜트사업소는 시코쿠 에히메현에 있다.
플랜트사업소는 플랜트 운전, 보전, 보안, 안전에 관한 베테랑 근무자가 점점 감소하고 젊은 신입사원의 비율이 증가함에 따라, 플랜트의 안전, 안정가동을 좌우하는 오퍼레이터의 경험과 스킬이 저하되어가고 있었다. 이러한 현안문제를 보완하고 안전, 보안레벨을 유지∙향상 시킬 수 있는 대책을 마련해야 한다는 의견이 많았다. 이러한 현장의 요청을 반영하여 도입한 시스템이 「중요 프로세스변동감시툴」이다.
태양석유는 현장의 의견을 존중하는 기업문화가 과거로부터 있었고, 본사의 기획부서와 IT보안부서에는 현장경험 직원을 과반수로 배치하여, 현장사정을 숙지하고 있는 직원이 많다. 본사에 근무하는 직원도 현장 플랜트의 안전, 안정가동에 대하여 숙지하도록 독려하는 경영층의 방침도 있어 현장에서 제안되는 추진내용을 이해하기 쉽고 도입하기 쉬운 조직문화가 존재한다.

 

②현장의 노하우를 시스템에 반영하여, 유효 알람 비율이 30% 증가하였다.

 

플랜트운전상태가 비정상일 때, 개선 전 DCS(Distributed Control System:분산제어시스템)알람 시스템에서는 대량으로 알람이 작동하여 혼란스러운 경우가 많아 만성화되다 보니 오퍼레이터가 중요한 알람인데도 신경을 쓰지 않는 사태가 다반사였다. 「중요프로세스변동감시툴」은 이러한 사태를 해소하기 위한 것으로 DSC와는 별도의 독립된 시스템이다.
이 시스템은 운전 이상 시 수치와 설비가동상황의 상관관계 모델을 도출, 미래의 운전상황을 예측하는 시스템이다. 이 시스템으로 베테랑 오퍼레이터가 아닐지라도 미지의 상황변화를 조기대응 할 수 있게 되었다.
중요프로세스변동감시툴 도입 시, 현장 제조부 직원이 온도와 압력 등 파라미터(parameter)로 정해야 할 중요변수를 선정하고, 그 파라미터를 시스템 벤더가 이 시스템에 등록하였다. 그러나, 초기에는 알람의 오보가 많았고, 이 시스템의 미래예측에 따른 알람 중 실제로 유효 정보는 30% 정도에 불과했다. 알람의 정도를 높이기 위해 시스템을 자사 생산설비에 맞추어 커스터마이징하는 단계에서 또 다른 문제가 나타났다. 프로그래밍 가능한 사내 IT인재가 부족하여 벤더의 기술 서포트를 받아야 했다. 자사 플랜트 조업 노하우 경험이 풍부한 운전관리부장의 지휘하에 벤더 컨설턴트가 현장 오퍼레이터에게 히어링 조사를 하면서 중요변수의 변화를 토대로 긴급 정지해야 할 한계치와 폭발이 일어나지 않는 한계치를 가미하면서 튜닝을 하였다. 이렇게 하여 자사의 생산설비에 맞는 미래예측을 토대로 가시화한 트랜드 데이터와 일치하는 알람을 발생할 수 있게 되었다. 그 결과, 10개월 후 유효 알람 비율이 30%에서 60%로 증가되어 정도가 개선되었다.
또한 이 시스템은 오퍼레이터의 점검오류를 방지하기 위하여 대형모니터에 시스템이 예측한 미래변동상황을 시뮬레이션 할 수 있어 팀 전체가 사전에 설비이상을 감지하고 대응할 수 있는 환경이 조성되었다.

 

③시스템에 의존하는 것이 아니라 활용하는 인재를 육성하는 계기가 되었다.

 

중요 프로세스 변동 감시 툴 뿐 아니라 각 종 자동제어기능 도입으로 플랜트 설비 유지보존력이 향상되었으나, 오퍼레이터가 시스템에 너무 의지하는 경향이 나타났다.
그래서, 원유종류나 원료유를 교체할 때 제조공정의 자동제어기능 일부를 정지시켜 오퍼레이터가 수동으로 조작하도록 하여, 오퍼레이터의 지식과 판단력, 기술력 저하를 방지하고 있다. 시스템에만 의존하는 것이 아니라 조작이유를 이해하고 판단할 수 있는 인재를 육성하여 안전한 플랜트 운전에 필요한 기술을 젊은 사원에게 전승하고 있다.
이처럼 태양석유에서는 플랜트 스마트화 기술을 활용하는 한편 인재육성과 고도의 기술력을 유지하며 안정된 플랜트 가동에 최선을 다하고 있다.


후지석유주식회사 스소가우라제유소

 

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1.회사개요

 

①사업내용:석유정제사업. ②생산제품:석유제품,석유화학기초제품.③사업소 직원수:481명

 

2.플랜트 스마트화에 도입한 기술:안전계측장비 시스템 도입

 

①개선 전 긴급 정지시스템은 다수의 릴레이(하드웨어)로 구축되어 있었는데, 개선 후의 안전계측장비 시스템은 프로그램(소프트 웨어)로 구축
②긴급정지로직이나 작동상황 최적화를 용이하게 하여, 이상발생 시 신속하고 안전하게 대응
③안전성을 인증 받은 시스템

 

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3.스마트화 기술도입으로 나타난 효과

 

①안전, 보안적인 측면: 과거에 파악하지 못했던 상태 감시 개선 전 시스템에서는 보이지 않았던 긴급정지로직의 작동상황(미리 설정한 조건을 토대로 회로나 조절 변 같은 설비가 정상적으로 작동되는지)의 가시화 등 만일의 경우 안전하고 안심하게 대응할 수 있는 감시상태에 기여
②수익적인 측면: 플랜트 유지 보수 코스트 삭감

안전계측장비 시스템은 긴급정지와 관련된 설비의 자기진단도 가능하다. 동 시스템을 채용한 결과 설비 하드웨어의 정기적인 갱신이 불필요하게 되어 보전비용 절감에 기여

 

4.스마트화 기술도입 성공요인

 

①강력한 리더십:긴급 시 대책으로 안전성 수준이 높은 시스템을 채용하고 싶다는 경영 층으로 부터의 강력한 요구가 있었다.
②기술연수:기술 채용 담당자가 사양을 습득한 후에 사내교육으로 인재육성. 예를 들어 H/W에서 S/W정지회로로 바뀌었기 때문에 안전담당자의 의식개혁과 교육이 필요했다. 보전부문이 제조부서원 교육을 실시했다.

 

5.시스템을 신속하게 최적화할 수 있고 자기진단으로 효율적인 상태를 감시

 

개선 전 긴급정지 시스템은 릴레이 스퀀서(Sequencer))를 기준으로 구성되어 있었다. 이것은 릴레이(전자계전기)는, 회로의 결절점에서 차단변을 닫는 조작기기(H/W)를 사용, 미리 설정한 순서나 역치의 로직을 토대로 가동을 중단시키는 구조이다. 안전계측장비 시스템은 이전의 H/W를 토대로 하는 스퀀서 제어에서 S/W를 토대로 한 스퀀서 제어로 이행한 것이다. 이전 시스템의 과제를 해결하였고 안전성 향상에도 기여하게 되었다.
예를 들어, 플랜트 가동설비는 예방보전 메인터넌스이지만, 릴레이 스퀀서 개조가 필요할 경우 판정에 필요한 역치 변경 이외에 릴레이와 배선을 추가 변경하는 작업 등 H/W개조작업에 큰 부하가 걸린다. 안전계측장비 시스템은 컴퓨터로 로직을 프로그램하여 쉽게 변경할 수 있어 긴급정지시스템을 신속히 정지할 수 있다.
그 외에도 S/W로 DCS화면상에서 로직의 작동상태를 가시화할 수 있게 되었다. 이 전에는 눈에 보이지 않았던 긴급정지 로직의 작동상황(설정된 조건을 기준으로 회로나 조절변 같은 설비의 정상 작동 상황 등)을 가시화할 수 있어 만일의 경우 안전하고 안심하며 대응할 수 있는 대응 태세를 갖추게 되었다.
또한, 이전에는 릴레이 등 하나 하나 기기의 건전성(이상 시에 적절하게 작동하는지)을 담보하므로 모의 신호를 사용한 테스트로 작동확인이나 정기교환을 하였고 타이밍은 사람이 추측으로 결정하였다. 안전계측장비시스템은 자기진단기능이 있어 긴급정지에 관련된 기기의 건전성을 언제나 감시할 수 있기 때문에 정기적으로 교환하는 대신 필요 시에 갱신하게 되어 코스트 면에서 절감효과가 있다.

 

6.사내교육을 실시하여 시스템의 기능 뿐 아니라 운용 노하우를 강화함

 

후지석유는 신시스템 활용 시 사내체제구축과 사내교육이 중요하다고 생각하고 있다. 그래서안전계측장비 시스템을 도입할 때, 안전부문의 담당자와 운전을 담당하는 제조부직원이 기존의 긴급정지회로를 신 시스템에 반영함과 동시에 메이커공장입회시험, 현지실제기기시험으로 긴급정지시스템의 작동상황을 확인했다.
교육적인 측면에서는 기술 채용 담당자가 사양을 습득한 후에 사내교육으로 인재를 육성하였다. 예를 들어 H/W에서 S/W정지회로로 바뀌었기 때문에 안전담당자의 의식개혁과 교육을 하였고 보전부문이 제조부서원 교육을 실시했다. 운전과 관련된 신 시스템은 단지 기능적인 측 면 뿐 아니라 운용적인 측면의 노하우도 필요하므로 사내 인재육성이 중요하다.
이처럼 후지석유는 고도의 안전성을 추구한다는 방침아래, 플랜트 스마트화를 목적으로 신기술 도입과 동시에 이것을 활용하기 위한 사내인재 육성으로 보안력을 향상 플랜트 스마트화를 추진하였다.


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