SIL | Festo KR

Safety Integrity Level(SIL)

비상 시에 시스템이 사람과 환경을 위험에 빠뜨리지 않도록 기능 안전에 따라 체계적으로 설계해야 합니다. 그러므로 SIL 기준은 특히 화학 공정 산업에서 설비 제조를 위한 핵심 기준이 됩니다.

SIL은 Safety Integrity Level의 약자이며, 한국어로 안전 무결성 수준을 의미합니다. SIL은 시스템의 기능 안전 등급을 분류하는 데 사용되는 국제 측정 변수입니다. SIL1부터 SIL4까지 4가지 수준이 있으며 위험성이 가장 클 경우 가장 엄격한 조치가 필요합니다. 구체적으로는 구성 요소의 고장 확률을 근거로 정확한 위험 평가를 수행하고, 잔류 위험 최소화를 위한 조치를 취하며 적합한 장치를 선택하고, 마지막으로 반복 검사에서 SIL 기능의 올바른 준수 여부를 확인하는 것을 의미합니다.

SIL 안전 표준

SIL 분류는 IEC 61508 및 IEC 61511 등 두 가지 국제 표준을 따릅니다.

IEC 61508("전기/전자/프로그래밍 가능한 전자 시스템의 기능 안전")은 기본 표준입니다. 이는 위험 평가 및 해당 안전 기능 설계를 위한 조치를 설명합니다. 따라서 안전 회로의 개별 구성 요소에 대한 요구 사항도 포함되어 있습니다. 여기에는 압력, 온도 및 주입 레벨 측정기 또는 평가 장치 및 출력 장치와 같은 센서와 자동화된 공정 밸브가 해당됩니다.

IEC 61511("기능 안전 - 공정 산업을 위한 안전 기술 시스템")은 특히 공정 자동화에 적용됩니다. 여기서는 주로 현장에서 규칙으로 사용되는, 비교적 낮은 수준의 요구 사항을 지닌 Low-Demand 애플리케이션을 다룹니다. IEC 61511에서는 무엇보다도 작동 안정성 측면에서 센서 및 액추에이터에 대한 선택 기준을 찾을 수 있습니다.

4단계로 구성된 SIL 절차

직원, 거주자 또는 환경을 위협할 수 있는 시스템의 설치자 또는 운영자는 그 위험성을 가능한 한 낮게 유지해야 합니다. IEC 표준 61508 및 61511은 이를 위해 네 가지 필수 단계를 규정합니다.

1. 위험 정의 및 위험 평가: 먼저, 시스템의 전체 수명 동안 센서에서 컨트롤러, 액추에이터에 이르는 모든 구성 요소의 각 고장 확률을 확인합니다.

2. 조치의 정의 및 구현: 잔류 위험을 최소화하기 위해 적절한 조치를 정의하고 구현합니다.

3. 적합한 장치 사용: 시스템의 성공적인 SIL 회로 테스트를 위한 전제 조건은 각 단계에 적합하고 필요에 따라 인증된 구성 요소 및 어셈블리입니다 .

4. 반복 검사: 운영자는 지정된 주기로 안전 기능에 대한 올바른 준수 여부를 확인합니다.

1. 위험 정의 및 위험 평가

내 시스템에는 어떤 위험이 잠재하고 있을까? 화학 산업에서 프로세스 기반 시스템의 모든 엔지니어는 이러한 의문을 가져야 합니다. 이에 대한 답을 찾는 데는 IEC 61508 및 61511에 따라 네 개의 지정된 파라미터를 의사 결정 트리에 통합하는 위험성 그래프가 도움이 됩니다.

1. 손상 정도(S): 예측 가능한 결과는 얼마나 심각합니까?

2. 체류 확률(F): 사람들이 위험 구역에 얼마나 자주, 그리고 얼마나 오래 머물러 있습니까?

3. 위험 예방/방지(P): 위험 이벤트를 방지하거나 억제할 수 있습니까?

4. 발생 확률(W): 사고가 얼마나 자주 발생할 것으로 예상해야 합니까?

현장에서의 경험에 따르면 안전 관련 위험은 일반적으로 세부적인 요소에 잠재하고 있으며, 작동 중에만 드러나는 경우가 많습니다. 체계적인 분석을 통해 이러한 약점을 계획 단계에서부터 식별할 수 있습니다. 당사는 가이드 라인에 따른 위험 평가를 지원하며, Festo가 기능 안전을 위해 제공할 수 있는 고객별 솔루션을 제시합니다. 다시 말해서 전체 시스템 솔루션을 사용할지, 신중하게 고안된 자동화 콘셉트를 적용할지, 또는 개별 구성 요소를 이용할지를 제시합니다. 이 단계에서 당사에 문의하실 수 있습니다.

2. 조치의 정의 및 구현

시스템에 대한 체계적인 위험 평가를 통해, SIL 요건을 까다롭게 만드는 요인이 무엇인지도 알 수 있습니다. 그중 일부는 생산 현장 위치와 같은 주어진 요소입니다. 그 밖의 요소들은 조정이 가능한 것들입니다.

가장 먼저 살펴볼 요소는 고장 확률입니다. 무엇보다도 내결함성 구성 요소와 중복 설계 시스템을 통해 가용성과 안정성을 현저히 높일 수 있습니다. 공정에 따라서는 작동 중에 개별 구성 요소를 테스트하고 교체할 수 있는 솔루션도 유용할 수 있습니다.

압력 완화 시스템 등을 통한 구조적 안전 조치는 개별 사례에서 특정 생산에 따라 다르게 적용할 수 있습니다. 기본적으로 가능한 한 위험이 최소화되도록 공정을 설계하는 방법을 고려할 수 있습니다. 환기, 과충진 방지(예: 산성 물질 탱크의 경우) 또는 콘크리트 케이싱(폭발 위험이 있는 경우)과 같은 구조적 조치 및 예방 조치도 여기에 포함됩니다.

또한, 시스템의 길고 안정적인 런타임을 보장하는 검증된 장치와 구성 요소를 선택하는 것이 좋습니다. 여기에는 온도 안정성이 있고, 산에 민감하지 않고 부식 방지 처리된 재료도 포함됩니다. 또한, 당사는 통합 셧다운 기능이 있는 밸브 터미널에서 고도로 안정적인 2oo3 액추에이터에 이르기까지 화학 및 전자 화학 산업에서 검증된 대부분의 개별 프로세스에 대한 표준 준수 솔루션을 개발했습니다.

3. 적합한 장치

안전 무결성 수준을 정의할 때 모든 개별 부품의 SIL 회로 설계 또한 이 수준에 도달해야 합니다. 즉, 엔지니어는 필요한 SIL 적합성을 갖춘 장치와 구성 요소가 필요합니다. 이에 대한 증명도 필요합니다.

제조사 선언서: 제조사는 최대 SIL2까지 장치를 자체 평가할 수 있습니다. SIL1의 경우 독립적인 인원이 기술 평가를 수행하고, SIL2 분류의 경우 독립적인 부서에서 수행합니다.
인증서: SIL3부터 안전 회로에서 사용하는 모든 장치는 IEC 61508에 따라 독립 기관의 인증을 받아야 합니다. 예를 들어 독일에서는 TÜV 또는 Exida가 해당 기관입니다.

제품 상세 페이지의 "다운로드 및 미디어"에서, 또는 상단 검색창에 제품 유형 또는 부품 번호를 입력하면 당사 제품에 대한 모든 SIL 인증서 및 제조사 선언서를 찾을 수 있습니다.

4. 반복 검사

시스템의 안전 기능은 정기적으로 점검해야 합니다. 이는 산업 안전 규정 또는 사고 예방 규정의 법적 조항에 따라서만 요구됩니다. 경우에 따라 현지 법규도 적용될 수 있습니다. SIL 반복 검사는 주로 인적, 물적 피해 및 환경에 대한 피해를 방지하기 위한 것이지만, 예기치 않은 다운 타임을 방지하여 시스템 안정성을 보장함은 물론 엔지니어의 법적으로 보장되는 안전을 확보할 목적으로도 수행됩니다. 손상이 발생할 경우 이 검사를 통해 해당 원인이 장치 또는 설계 결함이 아님을 증명할 수 있습니다.

검사 기한은 운영자가 직접 결정합니다. 위험 평가는 무엇보다도 개별 SIL 구성 요소의 안전 특성변수를 기반으로 합니다. 비상 시 작동을 중단하지 않고 교환할 수 있는 내구성 있는 솔루션은 설계 측면에서 매우 유용할 수 있습니다. 당사 제품에 대한 일정 관련 권장 사항을 기꺼이 제공해 드립니다.

SIL-FAQ: 문의 및 답변

SIL 인증서의 약어는 무엇을 의미합니까?

기능 안전에 대한 제품 데이터 시트, 인증서 및 모델 계산에는 많은 주요 수치와 용어가 사용됩니다. 다음은 SIL 계산에 가장 중요한 요소입니다.

λ(고장률 ), 여기에 다음의 할당이 적용됩니다. 안전한 고장의 총 비율은 S, 안전하고 감지 가능한 고장률은 SD, 안전하고 감지 불가능한 고장률은 SU, 위험한 고장의 총 비율은 D, 위험하고 감지 가능한 고장률은 DD, 위험하고 감지 불가능한 고장률은 DU입니다.

장치 유형: A는 사용 중인 모든 구성 요소의 고장 양상과 오류 양상이 성능 검증 등을 통해 충분히 정의된 장치의 약어입니다. 반면에 장치 유형 B는 하나 이상의 사용 중인 구성 요소의 고장 양상과 오류 발생 시의 양상이 충분히 정의되지 않았음을 의미합니다.

HFT(Hardware Failure Tolerance): 오류 및 편차 발생 시 필요한 기능을 계속 실행할 수 있는 능력입니다. HFT0의 경우 단일 오류로 인해 안전 기능이 손실될 수 있습니다(예: 1oo1 회로망). HFT1의 경우 두 개 이상의 오류가 동시에 발생하는 경우에만 안전 기능이 손실됩니다(예: 1oo2 회로망). HFT2의 경우 세 개 이상의 오류가 동시에 발생해야 합니다(예: 1oo3 회로망).

High Demand: 안전 시스템에 대한 요청률이 높거나 지속적인 수요가 있는 작동 모드입니다. 이 모드는 지속적으로 작동하거나 1년에 한 번 이상 요청됩니다.

Low Demand: 안전 시스템에 대한 요청률이 낮은 작동 모드입니다. 이 모드는 1년에 한 번 이상 요청되면 안 됩니다.

MTBF(Mean Time Between Failure): 연속되는 두 오류 사이의 평균 시간입니다.

PFD(Probability of Failure on Demand): 요청률이 낮을 때 안전 기능의 고장 확률입니다. (< 10개 요청/년) = Low Demand.

PFH(Probability of Failure per Hour): 연속 사용 시 안전 기능의 고장 확률입니다. (> 10개 요청/년) = High Demand.

SFF(Safe Failure Fraction): 총 오류 개수 중 안전 오류의 비율입니다.

안전 시스템은 어떻게 구성됩니까?

일반적으로 SIL 회로는 세 개의 세그먼트로 구성됩니다.

센서(예: 압력, 온도 및 주입 레벨 측정기)
평가 장치 및 출력 장치(예: 안전 PLC)
솔레노이드 밸브, 드라이브 및 공정 밸브로 구성된 자동 공정 밸브.

PFD/PFH는 서브 시스템에 어떻게 분포됩니까?

하위 시스템에 대한 안전 기능 고장 확률 분포는 단일 채널 시스템의 경우 액추에이터의 SD 고장률에 가장 큰 가중치가 부여됩니다.

SIL 계산을 위한 값은 어디에서 찾을 수 있습니까?

SIL 계산에 필요한 모든 고장 확률은 제조사 선언서 또는 인증서(파란색으로 강조 표시됨)에서 찾을 수 있습니다. 여기에서 찾은 값으로 SIL에 따라 총 고장 확률(회색으로 강조 표시된 값)을 계산할 수 있습니다.

인증서는 언제 필요합니까?

요구되는 시스템 안전 수준이 높을수록 기능 안전을 평가하는 기관의 독립성에 대한 표준도 높아집니다. IEC 61511에 따르면 SIL2까지는 제조사 선언서만 있으면 충분합니다. SIL3부터는 TÜV 또는 Exida와 같이 독립적인 기관에서 발행한 인증서가 필요합니다.

안전 무결성 수준 - 평가 기관

SIL1 - 독립적인 인원

SIL2 - 독립적인 부서

SIL3 - 독립적인 기관

SIL4 - 독립적인 기관

SIL 인증서는 어디에서 찾을 수 있습니까?

Festo 제품에 대한 SIL 인증서 및 SIL 제조사 선언서는 해당 제품 상세 페이지에 있는 "다운로드 및 미디어"의 "인증서" 카테고리에서 찾을 수 있습니다.

액추에이터를 중복 제어하려면 어떻게 해야 합니까?

Festo에는 어떤 SIL 이중화 솔루션이 있습니까?

Festo는 모든 안전 요구 사항에 적합한 중복 제어 솔루션을 제공합니다.

중복 NAMUR 블록(1oo2, 2oo2): NAMUR 블록을 사용하면 NAMUR 연결 패턴을 지닌 두 개의 솔레노이드 밸브를 설치할 수 있으며, 이 밸브는 NAMUR 인터페이스를 통해 중복으로 상호 연결됩니다. 블록은 Fail-safe 기능(1oo2) 또는 향상된 가용성(2oo2)과 함께 공급됩니다. 인터페이스를 통해 반회전 드라이브에 직접 블록을 장착할 수 있습니다. 관련 배관으로 별도의 설치도 가능합니다.

중복 인라인 밸브(1oo2, 2oo2): 이러한 초소형 시스템에서 Festo는 검증된 VOFD 밸브 기술을 사용합니다. 밸브는 중복 연결되어 있으며, 자동화된 공정 밸브의 경우 중복 Fail-safe 기능(1oo2) 또는 향상된 가용성(2oo2)을 보장합니다. Ematal 코팅 덕택에 공정 엔지니어링에서 가장 높은 안전 기준을 충족하고 가장 열악한 환경 조건을 견뎌낼 수 있는 밸브를 사용할 수 있습니다.

결합된 밸브 블록(2oo3): 2oo3 시스템은 두 기술을 결합하여 최고 수준의 안전성과 가용성을 보장합니다. 이 밸브 블록은 시스템에 배관되는 인라인 버전입니다. 장착된 표준 밸브는 VDI/VDE 3845에 따라 NAMUR 인터페이스를 통해 정의되고 블록에 장착됩니다. 즉, 블록이 한 번 설치된 이후에는 서비스 수명(Service Life)/안전 수명주기 계획(Safety Lifecycle Plan)에 따라 인터페이스를 통해 밸브만 교체됩니다. 또한, 이 시스템을 사용하면 바이패스를 통해 네 개 밸브의 기능을 우회할 수 있으므로 작동 중에 유지보수 작업을 수행할 수 있습니다. 블록에 직접 장착된 압력 표시기는 밸브에 압력이 있는지 여부를 한눈에 확실하게 보여줍니다.

누가 이 정보를 알아야 할까요?

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