가동률·안전 딜레마 깬 플랜트 진단 기술… 예측 정비로 진화

[산업일보]
석유화학 플랜트 현장에서 안전 점검과 연속 가동은 오랫동안 양립하기 어려운 과제였다. 비상정지(ESD) 밸브의 상태를 확인하려면 공정을 멈춰야 했고, 가동률을 유지하려면 정기 보수(TA)까지 점검을 미뤄야 했다. 기존의 구조적 딜레마를 깨고 운전 중에도 핵심 설비의 이상 징후를 진단하는 기술이 현장에 도입됐다.

발멧(Valmet) 플로우 컨트롤 사업부는 롯데케미칼(Lotte Chemical) 대산 나프타분해설비(NCC) 및 방향족(BTX) 공장에 ESD 밸브 진단용 '밸브가드 PST(ValveGuard PST)' 기기 50세트를 적용해 점검을 완료했다고 7일 확인했다. 대산공장은 고온·고압 공정이 상시 가동되는 핵심 석유화학 설비로, 비상 상황 시 공정을 차단하는 ESD 밸브의 신뢰성이 절대적인 환경이다.


기존 플랜트 업계는 정기 보수 기간에 밸브를 완전히 여닫는 전체 스트로크 시험을 하거나, 운전 중 제한적인 기능 점검에 의존해 왔다. 긴 테스트 주기로 인해 밸브 고착이나 작동 지연을 사전에 파악하기 어려웠다. 새로 도입한 밸브가드 PST는 밸브를 완전히 개폐하지 않고 일정 범위만 부분적으로 구동하는 부분 스트로크 테스트(PST) 방식으로 작동한다. 공정 유량에 미치는 영향을 최소화하면서 밸브의 응답 특성과 구동 상태를 정밀하게 파악하는 구조다.


진단 기기는 밸브 위치, 구동 압력, 응답 시간, 부하 변화 데이터를 실시간으로 수집한다. 반복 측정 데이터를 기반으로 상태 변화를 추적해 이상 징후를 조기에 식별하고 정비 시점을 사전에 계획하는 기반을 마련했다. 자동화된 시험 시퀀스와 설정 범위를 벗어나지 않도록 통제하는 보호 로직을 적용해 운전 중 테스트에 따르는 위험 부담도 낮췄다. 원격으로 테스트를 수행하고 결과를 즉시 확인하는 체계도 구축했다.


롯데케미칼 대산공장 김재민 계장은 "공정에 영향을 주지 않는 범위에서 밸브 상태를 정기적으로 점검할 수 있어 예방 정비 계획을 수립하는 데 실질적인 기준이 된다"고 평가했다.

기기 내부에는 마이크로컨트롤러 기반 구조를 적용해 밸브, 액추에이터, 솔레노이드의 상태를 통합 진단한다. 단순 개폐 기능에 그치던 일반 솔레노이드 밸브와 달리, 부분 스트로크 테스트와 진단 기능을 결합해 데이터 기반 상태 관리를 구현했다. 국제 안전 기준인 IEC 61508에 따른 안전 무결성(SIL) 3등급 인증을 충족하며, 하트(HART) 및 필드버스 통신을 통해 상위 설비 관리 시스템과 통합 운영할 수 있다.


발멧은 대산공장 적용 사례를 바탕으로 예기치 않은 설비 정지가 대규모 생산 손실로 직결되는 고위험 공정과 고온·고압 라인으로 솔루션 적용을 확대할 계획이다.

발멧 김기환 과장은 "진단 데이터를 활용하면 ESD 밸브를 정량적으로 관리할 수 있어 설비 안전성과 유지보수 효율을 동시에 확보할 수 있다"고 강조했다.

플랜트 산업의 안전 관리가 사후 대처에서 데이터 기반의 예측 정비로 진화하고 있다. 축적된 진단 데이터를 설비 관리 시스템과 연계해 공정의 안정성을 높이는 선제적 예방 체계 구축이 기업의 생존을 가를 핵심 과제로 떠올랐다.