SIL 적용 시 문제점과 실무에서 겪는 현실적인 어려움

SIL 적용 시 문제점과 실무에서 겪는 현실적인 어려움

 

 

 

 

 

1. 높은 초기 비용과 유지보수 비용 증가

(1) 이중화 또는 삼중화 계장 설치 비용 증가
  - SIL2, SIL3을 만족시키기 위해 1oo2(One out of Two) 또는 2oo3(Two out of Three) 로직을 적용할 경우, 

    기존에 1개만 설치하던 계장을 2개 또는 3개로 늘려야 함.
  - 예를 들어, 기존에 PT(Pressure Transmitter) 1개를 설치했다면, SIL 적용 시 PT를 2개(1oo2) 또는 3개(2oo3)로

    설치해야 함.
  - 이에 따라 추가적인 계장 장비 비용이 발생함.

(2) 케이블 및 자재비 증가
  - 계장 기기가 증가함에 따라 케이블 수도 증가하며, 이에 따라 케이블 트레이 확장, 케이블 전선관(Conduit Pipe) 추가

    등의 공사가 필요함.
  - Ex) 1개 PT → 3개 PT로 증가 시, 2개 케이블 추가 및 케이블 트레이 폭 증가 필요.

(3) DCS 및 PLC 하드웨어 증가

  - 추가된 계장 신호를 처리하기 위해 DCS 및 PLC의 입력 카드(I/O 카드) 개수가 증가함.
  - DCS에서 AI(Analog Input) 카드, DI(Digital Input) 카드, 그리고 SIL 요구사항을 충족하는 전용 안전 컨트롤러

    (Safety PLC) 등의 추가 구매 필요.
  - 예를 들어, 기존 10개의 계장 신호를 처리하던 PLC가 2배~3배로 증가하면, PLC 카드 확장뿐만 아니라

    DCS 패널 면수도 증가해야 함.

(4) Rack Room 공간 확보 문제
  - DCS 및 PLC 장비가 증가하면서, Rack Room의 공간 부족 문제가 발생함.
  - 기존 설비와의 간섭을 고려하여 새로운 패널(PANEL)을 설치해야 하고, 공간이 부족할 경우 Rack Room 자체를

    증설해야 하는 문제가 생김.
  - Rack Room 증설은 공사 비용뿐만 아니라, 신규 공조 설비, UPS 용량 증가, 전원 배선 공사 등 추가적인 설비 확장을

    필요할 수 있음

 

(5) 유지보수 비용 증가
  - 계장 장비가 늘어남에 따라 주기적인 점검 및 교정(Calibration) 작업이 증가함.
  - 예를 들어, 기존에는 PT 1개만 교정하면 됐지만, 2개 또는 3개를 교정해야 함.
  - 장비 수명에 따라 예비품(Spare Parts)도 더 많이 확보해야 하며, 이에 따른 재고 관리 비용이 증가함.

 

 

 

 

 

2. 복잡한 설계 및 긴 개발 기간

 

(1) SIL 분석 및 위험 평가(Risk Assessment) 과정 추가
  - SIL 적용을 위해서는 HAZOP(위험성 평가), LOPA(계층적 보호 분석) 등의 사전 평가가 필요함.
  - 일반적인 설계보다 FMEA(고장 모드 및 영향 분석), SRS(Safety Requirement Specification) 등의 문서 작성과

    검토 시간이 길어짐.

 

(2) PLC/DCS 논리 설계 복잡성 증가
  - 일반적인 제어 로직보다 SIL 등급을 고려한 이중화 로직(Fail Safe, Redundancy Logic) 설계가 필요함.
  - 예를 들어, 기존 ON/OFF 제어가 아닌, 1oo2, 2oo3 로직을 구현하는 특수 프로그래밍이 필요하며,

    이에 따라 SIS(Safety Instrumented System) 소프트웨어 개발 기간이 길어짐.

 

(3) 시운전(Commissioning) 및 검증 절차 증가
  - 일반적인 DCS/PLC 테스트보다 SIL 시스템의 경우 FAT(공장 수락 테스트), SAT(현장 수락 테스트), 

    SIL Verification 과정이 추가됨.
  - 시운전 시에도 일반적인 장비보다 SIL 전용 시험 절차를 따르며, 정기적인 SIL 기능 시험(Proof Test)도 필수임.

 

 

 

 

3. 인증 및 규격 준수의 어려움

(1) IEC 61508, IEC 61511 등의 국제 표준을 만족해야 함.
  - SIL 적용 장비는 반드시 TÜV, Exida 등의 인증을 받은 제품을 사용해야 하며, 

    기존 사용하던 일반 계장 장비와 호환성이 문제가 될 수 있음.
  - 일부 공장에서는 기존에 사용하던 DCS/PLC가 SIL 인증을 받지 못한 경우, 전면 교체가 필요할 수도 있음.

 

(2) SIL 검증 및 감사(Assessment) 필요
  - SIL 적용 후에도 정기적인 검토 및 감사(Audit)가 필요하며, 이를 위해 별도의 평가 기관과 협업해야 함.
  - 만약 기존 설비와 충돌이 발생하면, 이를 해결하기 위한 추가적인 엔지니어링 비용 및 검토 기간이 필요함.

 

 

 

 

 

4. 시스템 유연성 저하

 

(1) SIL 요구사항으로 인해 시스템 변경 어려움
  - 일반적인 제어 시스템에서는 필요에 따라 설정값 변경이 가능하지만, SIL 시스템에서는 설정 변경 시에도 

    엄격한 절차가 요구됨.

 

  - 예를 들어, 일반적인 온도 트립 값을 변경할 때는 DCS에서 조정하면 되지만, SIL 적용 시스템에서는 문서화된

    승인 절차 후에 변경 가능함.

 

(2) 장비 호환성 문제
  - SIL 적용 장비는 일반 장비보다 특정 제조사 제품으로 제한되며, 이후 유지보수 시 제조사 종속성(Vendor Lock-in)이 

    증가할 수 있음.

 

 

 

 

5. 인적 오류 증가 가능성

 

(1) 운영자 및 유지보수 인력의 교육 필요
  - SIL 시스템은 일반적인 계장보다 복잡한 기능이 포함되어 있어, 운영자가 충분히 이해하지 못할 경우 

    오작동 가능성이 높아짐.
  - 유지보수 시에도 일반 계장과 다른 절차를 요구하며, 잘못된 유지보수로 인해 SIL 기능이 비활성화될 위험이 있음.

 

(2) 비상 시 대응 속도 저하 가능성
  - SIL 시스템에서는 Fail-safe 기능이 강제 적용되므로, 예상하지 못한 Shut-down이 발생할 수 있음.
  - 운영자가 이 로직을 이해하지 못하면, 트립(Trip) 원인을 파악하는 데 시간이 걸릴 수 있음.

 

 

 

 

6. 과도한 안전 요구로 인한 비효율성

 

(1) 실제 필요 이상으로 높은 SIL 적용 시 비용 부담 증가
  - 일부 설비는 위험도가 낮음에도 불구하고, 과도한 SIL 요구로 인해 불필요한 장비 추가 및 비용 부담이 증가할 수 있음.
  - 예를 들어, SIL3을 요구하지만 실제로는 SIL2로도 충분할 수 있음.
  - 이러한 경우, 불필요한 장비 투자와 유지보수 비용이 발생함.

 

 

 

 

 

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