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Addis Lulu(아디스),Myeongnam Park(박명남),Hyunseung Kim(김현승),Dongil Shin(신동일) 한국가스학회 2017 한국가스학회지 Vol.21 No.2
SIS는 공정안전시스템 분야에서 폭넓게 활용될 수 있는 계장안전시스템이다. SIS는 유해화학물질 누출 사고로부터 인간, 물질적 자산 그리고 환경에 미치는 피해를 줄이기 위해 필수적이다. 현재 전기, 전자 그리고 프로그래밍 가능한 전자 (E / E/ PE) 장치가 기계, 공압 및 유압 시스템과 상호 작용하는 통합 안전 시스템은 IEC 61508과 같은 국제 안전 표준을 따르도록 되어있다. IEC 61508은 안전 수명주기의 모든 사항을 규정한다. SIS 지원 도구 없이 안전 수명주기에 따라 IEC 61508의 요구 사항을 충족시키는 것은 복잡한 일이다. 본 연구에서는, 사용자가 보다 쉽게 안전 수명주기의 설계 단계를 구현할 수 있도록 도움을 줄 수 있는 On-Line SIS 지원 도구를 제시하였다. On-Line SIS 지원 도구는 데이터 읽기 및 수정 시스템과 통합될 수 있는 안드로이드 응용 프로그램의 형태로 되어있다. 이 도구는 안전 수명주기의 설계 단계에서 소요되는 계산 시간을 줄이고 계산 과정에서 발생할 수 있는 오류를 줄인다. 또한 On-Line SIS 지원 도구는 비용 요소에 근거한 최적화 접근법을 제시할 수 있으며, multi-objective GA를 사용하여 최적의 솔루션 조합을 찾을 수 있도록 하였다. Safety Instrumented Systems (SIS) have wide application area. They are of vital importance at process plants to detect the onset of hazardous events, for instance, a release of some hazardous material, and for mitigating their consequences to humans, material assets, and the environment. The integrated safety systems, where electrical, electronic, and/or programmable electronic (E/E/PE) devices interact with mechanical, pneumatic, and hydraulic systems are governed by international safety standards like IEC 61508. IEC 61508 organises its requirements according to a Safety Life Cycle (SLC). Fulfilling these requirements following the SLC can be complex without the aid of SIS supporting tools. This paper presents simple SIS support tool which can greatly help the user to implement the design phase of the safety lifecycle. This tool is modelled in the form of Android application which can be integrated with a Web-based data reading and modifying system. This tool can reduce the computation time spent on the design phase of the SLC and reduce the possible errors which can arise in the process. In addition, this paper presents an optimization approach to SISs based on cost measures. The multi-objective genetic algorithm has been used for the optimization to search for the best combinations of solutions without enumeration of all the solution space.
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아디스,박명남,김현승,신동일,Lulu, Addis,Park, Myeongnam,Kim, Hyunseung,Shin, Dongil The Korean Institute of GAS 2017 한국가스학회지 Vol.21 No.2
SIS는 공정안전시스템 분야에서 폭넓게 활용될 수 있는 계장안전시스템이다. SIS는 유해화학물질 누출 사고로부터 인간, 물질적 자산 그리고 환경에 미치는 피해를 줄이기 위해 필수적이다. 현재 전기, 전자 그리고 프로그래밍 가능한 전자 (E / E/ PE) 장치가 기계, 공압 및 유압 시스템과 상호 작용하는 통합 안전 시스템은 IEC 61508과 같은 국제 안전 표준을 따르도록 되어있다. IEC 61508은 안전 수명주기의 모든 사항을 규정한다. SIS 지원 도구 없이 안전 수명주기에 따라 IEC 61508의 요구 사항을 충족시키는 것은 복잡한 일이다. 본 연구에서는, 사용자가 보다 쉽게 안전 수명주기의 설계 단계를 구현할 수 있도록 도움을 줄 수 있는 On-Line SIS 지원 도구를 제시하였다. On-Line SIS 지원 도구는 데이터 읽기 및 수정 시스템과 통합될 수 있는 안드로이드 응용 프로그램의 형태로 되어있다. 이 도구는 안전 수명주기의 설계 단계에서 소요되는 계산 시간을 줄이고 계산 과정에서 발생할 수 있는 오류를 줄인다. 또한 On-Line SIS 지원 도구는 비용 요소에 근거한 최적화 접근법을 제시할 수 있으며, multi-objective GA를 사용하여 최적의 솔루션 조합을 찾을 수 있도록 하였다. Safety Instrumented Systems (SIS) have wide application area. They are of vital importance at process plants to detect the onset of hazardous events, for instance, a release of some hazardous material, and for mitigating their consequences to humans, material assets, and the environment. The integrated safety systems, where electrical, electronic, and/or programmable electronic (E/E/PE) devices interact with mechanical, pneumatic, and hydraulic systems are governed by international safety standards like IEC 61508. IEC 61508 organises its requirements according to a Safety Life Cycle (SLC). Fulfilling these requirements following the SLC can be complex without the aid of SIS supporting tools. This paper presents simple SIS support tool which can greatly help the user to implement the design phase of the safety lifecycle. This tool is modelled in the form of Android application which can be integrated with a Web-based data reading and modifying system. This tool can reduce the computation time spent on the design phase of the SLC and reduce the possible errors which can arise in the process. In addition, this paper presents an optimization approach to SISs based on cost measures. The multi-objective genetic algorithm has been used for the optimization to search for the best combinations of solutions without enumeration of all the solution space.
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사업장의 경계면에서 화학물질 감지 및 대응을 위한 이동식 센서 배치 최적화
박명남(Myeongnam Park),김현승(Hyunseung Kim),조재훈(Jaehoon Cho),아디스(Addis Lulu),신동일(Dongil Shin) 한국가스학회 2017 한국가스학회지 Vol.21 No.2
최근 화학물질을 사용하는 시설이 증가하면서 취급양도 급속하게 증가하고 있다. 그러나 화학물질 누출사고는 꾸준히 발생되고 있으며 때에 따라 다량의 화학물질이 누출되는 경우에는 큰 피해로 이어질 가능성이 크다. 이러한 산업단지에는 수많은 센서로부터 얻는 정보를 이용해 누출 발생지역을 감지·감시하고 있으며, 기존의 고정식 센서를 로봇이나 드론에 적용하여 산업현장에 이용되고 있다. 이에 따라 화학물질을 취급하는 공정의 누출조건, 환경조건을 반영한 다양한 누출 시나리오를 토대로 빠른 감지와 대응을 위해 경계면의 센서 배치 방안을 제시할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 화학물질이 누출되는 경우에 대해 COMSOL을 사용하여 주요 파라미터를 적용, 실질적인 사고 시나리오를 해석하였다. 그리고 사고 시나리오를 바탕으로 센서의 감지 확률, 감지시간과 감지시나리오 수의 각 항목마다 중요도를 부여하여 이동식 센서의 위치별 속도가 산출되도록 목적함수를 선정하였다. 또한 예상치 못한 누출사고에 대해 신뢰성 분석을 통해 제안방법의 타당성을 확인하였다. 이상의 결과로부터 추후 적용될 이동식 센서의 농도 데이터를 기반으로 누출원의 역추적에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다. Recently, as the number of facilities using chemicals is increasing, the amount of handling is rapidly increasing. However, chemical spills are occurring steadily, and if large quantities of chemicals are leaked in time, they are likely to cause major damage. These industrial complexes use information obtained from a number of sensors to detect and monitor leaking areas, and are used in industrial fields by applying existing fixed sensors to robots and drones. Therefore, it is necessary to propose a sensor placement method at the interface for rapid detection and response based on various leaking scenarios reflecting leaking conditions and environmental conditions of the chemical handling process. In this study, COMSOL was used to analyze the actual accident scenarios by applying the medium parameter to the case of chemical leaks. Based on the accident scenarios, the objective function is selected so that the velocity of each robot is calculated by attaching importance to each item of sensor detection probability, sensing time and sensing scenario number. We also confirmed the feasibility of this method of reliability analysis for unexpected leak accidents. Based on the above results, it is expected that it will be helpful to trace back the leakage source based on the concentration data of the portable sensor to be applied later.
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