Risk Reduction
Economic Incentives
Building Controls
Environmental Control Issues
15.1 서론
Environmental Controls 환경 관리
환경 관리(Environmental controls)는 다양한 이유와 유인책에 의해 설치됩니다. 이는 전통적인 “당근과 채찍(carrot and stick)” 방식처럼 행동을 변화시키기 위한 수단입니다. 환경 관리를 통해 얻을 수 있는 상당한 보상(당근)이 있는 반면, 환경 관리가 제대로 이행되지 않을 경우에는 상당한 처벌을 받을 수 있습니다.
15.2 위험 감소
환경 관리는 책임과 벌금, 그리고 경우에 따라 구금과 같은 처벌을 제한하는 하나의 방법입니다. 지속적 배출 모니터링 시스템(Continuous Emission Monitoring System, CEMS)과 시설에서 발생하는 관리된 배출 및 비산 배출(fugitive emissions)을 모니터링하는 기타 환경 시스템은 시설이 관련 운영 허가 및 규정을 준수하고 있는지를 확인하는 가장 일반적인 방법입니다. 미국에서는 환경보호청(Environmental Protection Agency, EPA)이 연방 규정집(Code of Federal Regulations, CFR)을 통해 다양한 환경 유해 물질에 대한 허용 한계 및 측정 방법에 관한 규칙과 규정을 제정할 책임을 가지고 있습니다. 많은 경우, 이러한 운영 한계는 시설 운영 허가의 일부를 구성하며, 허가서에 명시된 규정을 준수하지 않을 경우 시설이 일시적 또는 영구적으로 폐쇄될 수 있습니다.
누출 감지 및 수리(Leak Detection and Repair, LDAR) 프로그램은 시설에서 발생하는 비산 배출을 최소화하기 위해 법적으로 요구되는 또 다른 도구입니다. 이 프로그램은 단순한 “채찍”이 아니라, 시설이 지속적으로 낮은 수준의 비산 배출을 입증할 경우 잠재적인 누출 지점을 모니터링하는 빈도를 줄일 수 있다는 “당근”도 함께 제공합니다. 지속적으로 “청정한” 환경 기록은 “채찍”의 가능성을 줄일 뿐만 아니라, 여러 “당근” 중 첫 번째 혜택이기도 합니다. 기업이 활동하는 지역 사회는 환경 보호 노력을 지역에 부정적인 영향을 거의 주지 않으면서 고용 기회를 창출하는 모범적인 기업 시민의 행동으로 인식합니다.
15.3 경제적 유인책
많은 기업들은 다양한 물질, 특히 자사 제품이 환경으로 손실되는 양을 추적하고 최소화함으로써 시설 운영을 개선할 수 있다는 사실을 발견하였습니다. 당연히 제품이 환경으로 손실되지 않고 판매 가능한 제품으로 전환될 경우 수익이 증가하게 됩니다.
또한, 시설에서는 배출수(effluent stream)를 농축함으로써 그 농축물을 특수 제품(specialty product)으로 판매하거나, 인근 시설에 공급하여 더 높은 부가가치의 제품으로 전환할 수 있는 원료(feed stock)로 활용할 수 있다는 점도 확인하고 있습니다.
각 회수(recovery) 프로젝트의 경제성 또는 실현 가능성은 지역별로만 판단할 수 있습니다. 그러나 분명한 사실은, 측정할 수 없는 것은 제어할 수 없다는 점이며, 따라서 공정(process)과 특히 관심 있는 유출 성분(stream constituents)의 적절한 측정과 제어는 매우 중요합니다.
다행히도, 현재 개발 중이거나 상용화되고 있는 분석 기술(analytical technology)은 신뢰성(reliability), 반복성(repeatability), 감도(sensitivity), 정확도(accuracy) 측면에서 지속적으로 향상되고 있습니다.
일반적으로 받아들여지고 입증된 사실은, 공정 루프(process loop)를 개방형(open loop) 제어에서 폐쇄형(closed loop) 제어로 전환할 경우 시스템의 표준편차(standard deviation)가 절반으로 줄어든다는 것입니다. 이는 그림 15-1에서 확인할 수 있으며, 공정이 운영 한계를 초과하는 사건의 수는 동일하더라도 표준편차가 줄어들기 때문에 평균값(mean), 즉 공정 설정값(process setpoint)을 그 한계에 더 가깝게 이동시킬 수 있게 됩니다.
Figure 15-1: Impact of Tighter Loop Control
15.4 건물 제어
환경 관리(Environmental controls)의 구성 요소 중 종종 간과되는 부분은 작업자와 많은 경우 공정이 이루어지는 건물의 제어입니다. 작업자의 경우, 적절한 온도와 신선한 공기가 유지되는 쾌적한 환경을 조성하는 것이 중요합니다.
과거에는 “빌딩 증후군(Sick Building Syndrome)”이 주기적으로 문제가 되었는데, 이는 에너지 효율성을 높이기 위해 건물을 “밀폐”하려는 과정에서 발생한 현상입니다. 이러한 건물들은 이산화탄소와 건축 자재에서 발생하는 증기와 같은 가스가 충분히 환기되지 않아 농도가 높아졌고, 그 결과 사람들은 두통이나 기타 증상을 겪으며 업무 수행 능력에 부정적인 영향을 받았습니다.
건물 제어(Building controls)는 산업 분야에서도 점점 더 중요한 역할을 하고 있으며, 특히 제약(pharmaceutical) 및 전자(electronics) 산업에서 그 중요성이 강조되고 있습니다. 두 산업 모두 “청정 환경(clean environments)”을 요구하며, 제약 시설의 경우 온도를 일정 범위 내에서 유지해야 합니다. 전자 산업에서는 건물의 습도(humidity)를 유지하고 정전기(static electricity)를 제어하는 수단도 필요합니다.
이러한 이유로, 많은 시설에서는 건물 환경 또는 외피(envelope)를 유지하기 위한 전용 제어 시스템을 갖추고 있으며, 이는 플랜트 자동화(plant automation)에 사용되는 시스템과 유사하며, 종종 운영 시설을 제어하는 데 사용되는 구성 요소와 동일한 부품을 공유하기도 합니다.
15.5 환경 제어 관련 이슈
환경 제어 시스템은 시설의 다른 제어 시스템 및 구성 요소들과 많은 공통점을 가지고 있습니다. 또한, 환경 성분(environmental constituents)을 감지하는 데 사용되는 많은 분석기(analyzer)는 소모품을 보충하고 법적으로 요구되는 측정 정확도를 유지 및 검증하기 위해 정기적인 유지보수가 필요합니다.
15.5.1 정확도(Accuracy)
대부분의 제어 시스템에서는 반복성(repeatability)이 정확도(accuracy)보다 더 중요합니다. 그러나 환경 모니터링의 경우에는 정확도 역시 중요합니다. 교정(calibration) 또는 기준 확인(reference checking)을 통해 검증된 환경 시스템의 정확도는 샘플 프로브(sample probe)부터 제어 시스템이 수신하는 신호까지 전체 시스템을 포함해야 합니다.
통계적 품질 관리(Statistical Quality Control, SQC) 프로세스를 활용하여 기준 가스(reference gas) 샘플을 도입할 때마다 변화를 모니터링하고, 시스템의 교정 계수(calibration factor)는 통계적으로 유의미한 변화가 있을 때만 조정해야 하며, 그 변화의 원인이 식별되고 해결된 경우에만 변경해야 합니다. 그렇지 않으면 시스템이 계속해서 기준 가스를 “추적(chase)”하게 되어 정확도 향상에는 도움이 되지 않습니다.
15.5.2 유지보수(Maintenance)
모든 장비 및 소프트웨어 애플리케이션은 유지보수가 필요하며, 환경 시스템도 예외는 아닙니다. 유지보수가 이루어지지 않으면 장비는 점차 성능이 저하되어 작동을 멈추게 됩니다.
환경 측정을 위한 장비, 특히 분석기와 같은 특수 장비의 특성상, 신뢰할 수 있는 신호를 지속적으로 확보하기 위한 가장 효과적인 방법은 전담 지원팀(support team)을 구성하는 것입니다. 이 팀은 유지보수 기술자/기계공(maintenance technicians/mechanics), 엔지니어/기술자(engineers/technicians), 그리고 화학자(chemists)로 구성되어 시스템이 정상적으로 작동하도록 협력해야 합니다.
유지보수가 제대로 이루어지지 않은 시스템은 기업에 있어 부담이 되며, 설치에 비용이 들었음에도 불구하고 그 비용을 상쇄할 수 있는 혜택을 제공하지 못하게 됩니다.