이 글의 목적은 위험물안전관리법상 계측제어 설비 기준을 체계적으로 정리하여, 제조소·저장소·취급소 설계 및 운영 단계에서 실무자가 바로 적용할 수 있는 체크포인트를 제공하는 데 있다.
1. 계측제어 설비의 법적 근거와 개념 이해
위험물 시설의 계측제어 설비 기준을 이해하기 위해서는 먼저 관련 법령 구조를 파악해야 한다.
- 상위법: 「위험물안전관리법」이다.
- 하위법: 동법 시행령 및 시행규칙, 별표의 위치·구조·설비 기준이다.
- 행정규칙: 소방청 고시 「위험물안전관리에 관한 세부기준」 및 각종 기술지침, 예방규정 작성지침이다.
시행규칙의 예방규정 관련 조문에서는 제조소등의 계측장치·제어장치 및 안전장치의 적정한 유지·관리를 예방규정에 반드시 포함해야 할 사항으로 규정하고 있다. 이 조항은 계측제어 설비가 단순 편의 설비가 아니라 법에서 요구하는 안전설비임을 의미한다.
또한 저장·취급 기준을 규정하는 별표에서는 위험물을 저장 또는 취급할 때 온도계·습도계·압력계 등 계기를 감시하여, 해당 위험물의 성질에 맞는 적정 온도·습도·압력을 유지하도록 요구하고 있다. 이 조항은 계측장치의 설치뿐 아니라 “상태 감시 및 유지관리”까지 포함하는 개념이다.
1.1 계측제어 설비의 범위
현장에서 말하는 “계측제어 설비”는 다음 요소를 포함하는 포괄적 개념이다.
- 계측장치: 온도계, 압력계, 유량계, 레벨계, 가스농도계, 습도계, 차압계 등이다.
- 제어장치: 현장제어반, PLC, DCS, 로컬 컨트롤 패널, 인버터, 제어밸브, 모터 스타터 등이다.
- 안전장치: 인터록(Interlock), 비상정지(Emergency Shut Down), 고고위 레벨 차단, 과압 시 차단, 누출 감지 시 팬 기동 등이다.
- 감시·경보 설비: 현장 경보등, 경보음, 중앙 감시반, 원격 감시 시스템 등이다.
위험물안전관리법은 세부 구조까지 모두 열거하지는 않지만, 위치·구조·설비 기준 및 세부기준, 예방규정 작성지침을 종합하면 위와 같은 범위를 포함하는 것으로 해석하는 것이 일반적이다.
1.2 계측제어 설비가 요구되는 주요 시설
계측제어 설비 기준이 직접적으로 또는 간접적으로 적용되는 주요 위험물 시설은 다음과 같다.
- 제조소: 혼합·반응·가열 공정을 수행하는 설비이다.
- 탱크저장소(옥내·옥외): 가연성 및 인화성 액체를 대량 저장하는 탱크 설비이다.
- 일반취급소·이송취급소: 탱크로리 하역, 드럼 충전, 반제품 이송 설비 등이다.
- 옥내저장소·옥외저장소: 포장용기 또는 드럼 등으로 저장하는 창고형 설비이다.
각 시설별로 설치해야 할 계측장치의 종류와 제어·경보 수준이 다르므로, 설계 단계에서 시설 유형을 명확히 구분하는 것이 중요하다.
2. 법령·세부기준에 근거한 기본 요구사항
위험물안전관리법 및 세부기준을 종합하면 계측제어 설비와 관련하여 최소한 다음 사항을 충족해야 한다.
- 위험물의 온도·압력·레벨 등 주요 공정 변수의 적정 범위를 항상 유지할 수 있도록 계측장치를 설치한다.
- 측정값에 따라 경보 및 차단 등 필요한 제어가 이루어지도록 제어장치 및 안전장치를 구성한다.
- 정전·계측기 고장 등 비정상 상태에서 안전한 방향으로 시스템이 동작하도록 Fail-safe 로직을 구현한다.
- 계측장치·제어장치의 유지관리 계획 및 점검·교정 주기, 고장 시 대응 절차를 예방규정에 명시한다.
- 관련 한국산업표준(KS) 또는 국제표준에 적합한 계측기 및 제어기기를 사용한다.
주의 : 설계도면 상에 계측제어 설비가 표시되어 있더라도, 실제 설치·배선·로직 구성 및 시험이 미흡하면 법령상 “기준 충족”으로 보기 어렵다. 설계·시공·시운전·예방규정 작성이 모두 연계되도록 관리해야 한다.
3. 시설 유형별 계측제어 설비 기준 해설
3.1 제조소(반응·가열 공정 등)
제조소는 반응열, 증기압 상승 등 공정 변화가 크므로 계측제어 설비가 가장 중요한 시설이다.
- 온도 관리: 반응기, 예열탱크, Jacket 배관에 온도계를 설치하고, 설정값 초과 시 경보 및 가열원 차단 로직을 구성한다.
- 압력 관리: 반응기 및 고압 배관에는 압력계를 설치하고, 설계압력 대비 안전율을 고려해 최고눈금을 선정한다.
- 레벨 관리: 반응기 공급탱크 및 중간 저장탱크에 연속 레벨계와 고고위 레벨 스위치를 설치하여 과충전을 방지한다.
- 가스 누출 감지: 인화성·독성 가스를 사용하는 경우 가스 검지기를 설치해 누출 시 경보 및 국부 배기, 밸브 차단을 수행한다.
- 인터록 및 비상정지: 교반기 정지 시 원료 투입 차단, Jacket 증기 공급 차단 등 공정 특성에 맞는 인터록을 구성한다.
3.2 옥외탱크저장소
옥외탱크저장소의 위치·구조·설비 기준에서는 탱크의 구조·호칭용량·방유제·배수설비 등과 더불어 레벨 감시 및 과충전 방지에 관한 요구가 포함된다. 실무적으로는 다음 사항을 중점적으로 검토한다.
- 레벨계: 탱크마다 최소 1종 이상의 연속식 레벨계(플로트, 압력식, 레이다 등)를 설치한다.
- 고고위 레벨 경보: 최대 안전저장높이의 일정 여유(보통 90~95% 수준)를 두어 고위·고고위 알람을 설정한다.
- 과충전 차단: 고고위 레벨 신호로 이송펌프 정지, 입출하 밸브 자동 차단 등 인터록을 구성한다.
- 기상 조건 감시: 냉동 또는 가열탱크의 경우, 외기 온도·탱크 온도를 함께 감시하여 점도 변화 및 증기압 상승을 관리한다.
주의 : 탱크 상부 수동 유리게이지만 설치하고 경보·차단 로직이 없는 경우, 실무 검사에서 과충전 사고 위험 시설로 지적되는 경우가 많다.
3.3 일반취급소·이송취급소
일반취급소 및 이송취급소에서는 탱크로리 하역, 드럼 충전, 공정 이송 등 유량과 압력 변화가 큰 작업이 이루어진다.
- 유량 감시: 이송펌프 토출측에 유량계를 설치하여 과유량, 무유량 상태를 감시한다.
- 압력 감시: 펌프 토출 및 배관 말단에 압력계를 설치하고, 이상압 발생 시 경보 및 펌프 정지 인터록을 구성한다.
- 충전 레벨 감시: 충전 탱크 또는 용기 집합대 주변에 레벨 센서 또는 누액 감지 설비를 설치하여 과충전·누출을 조기에 감지한다.
- 로컬 비상정지: 하역구 주변에 비상정지 버튼(E-Stop)을 설치하여 계측제어 시스템과 연동한다.
3.4 옥내저장소·옥외저장소
포장용기 또는 드럼 등으로 저장하는 창고형 시설에서는 계측제어 설비 범위가 상대적으로 제한적이지만, 다음 요소들이 중요하다.
- 온도·습도 감시: 온도계·습도계를 통해 창고 내부 조건을 감시하고, 허용 범위를 예방규정에 명시한다.
- 환기 상태 감시: 화학증기 농도가 문제가 될 수 있는 경우, 차압계나 가스검지기를 통해 환기 성능을 간접적으로 확인한다.
- 비상전원 상태 감시: 자동개폐식 방화셔터·제연창 등이 계측제어 시스템과 연계된 경우, 비상전원 상태를 상시 감시한다.
4. 계측제어 설비 설계 실무 포인트
4.1 계측기 선정 기준
계측기 선정 시 최소한 다음 항목을 확인해야 한다.
- 측정 범위: 정상 운전범위의 약 1.5배 이상을 커버하는 범위를 선정한다.
- 정확도 등급: 공정 특성에 맞는 정확도로 선정하되, 안전계장(SIS)과 연계되는 경우 더 엄격한 등급을 적용한다.
- 재질: 유체의 부식성·점도·온도에 적합한 재질을 선택한다.
- 방폭등급: 위험장소 구분에 맞는 방폭 구조(Ex d, Ex i 등)를 적용한다.
- 표준·인증: 한국산업표준 또는 국제표준에 적합한 제품인지 확인한다.
4.2 압력계·온도계·레벨계 설계 예시
압력계의 최고눈금은 통상 운전압력의 1.5배 이상 2배 이하로 선정하는 것이 일반적인 기준이다. 예를 들어, 정상 운전압력이 6 bar인 배관이라면 압력계 최고눈금을 10~12 bar 수준으로 선정하여 운전자가 여유 범위를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.
레벨계 설계 시에는 탱크의 실제 기하형상(원통, 볼록형 상·하부 등)에 따라 레벨과 체적 관계를 검토하여, “안전 충전높이”를 별도로 계산하고 여기에 고위·고고위 경보를 설정해야 한다.
# 예시: 원통형 직립탱크 안전 충전높이 계산 개념 총높이 H, 직경 D, 안전 여유율 5% 가정 안전충전높이 = H × 0.95 고위 알람 = H × 0.90 고고위 알람 = H × 0.95 # 실제 설계 시에는 탱크 상부 구조, 열팽창, 펌프 정지 응답시간 등을 고려하여 보정한다. 4.3 인터록 및 비상정지 로직
계측제어 설계에서 가장 중요한 것은 인터록 및 비상정지 로직 구성이다.
- 레벨 High-High 인터록: 고고위 레벨감지 시 이송펌프 정지, 입출하 밸브 자동폐쇄, 경보 발생을 동시에 수행한다.
- 압력 High 인터록: 설계압력에 근접하는 경우, 가열원 차단 또는 유입 밸브 차단을 수행한다.
- 가스 누출 인터록: 가스농도가 하한폭발한계(LEL)의 일정 비율에 도달하면 국부 배기팬 기동, 더 높은 설정치에서는 설비 정지 및 경보를 발생시킨다.
- 비상정지(E-Stop): 현장 비상정지 버튼이 눌리면, 정의된 안전정지 시나리오에 따라 펌프·밸브·가열원 등을 즉시 차단한다.
주의 : 인터록 설정을 편의상 우회시키거나, 시운전 후 임시로 변경한 설정값을 문서화하지 않고 방치하는 경우가 많다. 이러한 변경 사항은 반드시 변경관리 절차를 통해 기록·검토해야 한다.
5. 계측제어 설비의 유지관리 및 시험 기준
5.1 예방규정과의 연계
소방청의 예방규정 작성지침에서는 위험물설비의 유지관리 항목에 계측장치·제어장치 및 안전장치의 점검·시험·보수 사항을 포함하도록 요구하고 있다. 따라서 다음 항목을 문서화하는 것이 바람직하다.
- 계측기 목록: 위치, 태그번호, 측정항목, 범위, 제조사, 설치연도, 방폭등급 등이다.
- 점검·교정 주기: 일상점검, 월간점검, 정기검사(연 1회 등) 주기를 표로 정리한다.
- 시험 절차: 알람시험, 인터록 시험, 비상정지 시험 절차를 구체적으로 기재한다.
- 고장 대응: 고장 시 임시운전 허용범위, 대체계측 수단, 재가동 승인 절차 등을 정의한다.
5.2 점검·시험 체크포인트
실무 점검 시 자주 사용하는 항목은 다음과 같다.
- 계측기 표시값과 실제값(휴대형 계측기, 수동 측정치) 비교 확인한다.
- 케이블 단선·접촉불량·부식 유무를 육안점검 및 계측기를 이용하여 확인한다.
- 알람·인터록 시험 시 실제 설비가 안전하게 정지 또는 제어되는지 확인한다.
- 시험·점검 결과를 기록하고, 이력을 일정 기간 이상 보존한다.
5.3 교정 주기 설정 실무
법령에서 모든 계측기의 교정 주기를 일률적으로 명시하고 있지는 않지만, 다음과 같은 기준으로 자체 기준을 설정하는 것이 일반적이다.
- 안전계장(SIS)과 직접 연계된 계측기: 1년 이하 주기로 교정한다.
- 일반 감시용 계측기: 1~2년 주기로 교정한다.
- 환경·배출 규제와 관련된 계측기: 관련 환경법령 또는 인허가 조건에 따른다.
- 잔류 위험이 큰 공정: PSM 등 타 규제에서 요구하는 기준을 참고하여 더 짧은 주기를 적용한다.
6. 자주 발생하는 문제 사례와 개선 포인트
6.1 레벨계 오동작으로 인한 과충전 사고
많은 사고 사례에서 레벨계 오동작 또는 고고위 인터록 미구현이 직접 원인이 되었다고 보고된다. 탱크 상부의 플로트 레벨계가 고착되거나, 공압식 레벨계의 에어 공급 이상으로 실제 레벨보다 낮게 표시되는 경우가 대표적이다.
개선 포인트는 다음과 같다.
- 주·보조 레벨계 이중화 구성(예: 레이다 + 차압식)한다.
- 정기적으로 레벨계 기능시험 및 캘리브레이션을 수행한다.
- 고고위 인터록 로직의 시험을 정기적으로 수행하고, 시험 결과를 기록한다.
- 입출하 작업 시 비상정지 버튼의 위치와 동작 상태를 재점검한다.
6.2 가스 검지기 미점검으로 인한 누출 조기감지 실패
가연성·독성 가스를 사용하는 제조소에서 가스 검지기를 설치했음에도 불구하고, 센서 노후·교정 미실시로 인해 누출을 제때 감지하지 못한 사례가 반복적으로 보고된다.
개선 포인트는 다음과 같다.
- 센서 수명(보통 2~5년)에 맞추어 교체 계획을 수립한다.
- 정기적인 기능시험(테스트 가스 사용)을 통해 검지기의 응답을 확인한다.
- 검지기 알람 설정치를 예방규정에 명시하여 무단 변경을 방지한다.
- 검지기 경보가 발생했을 때의 대응 절차(대피·환기·설비정지)를 현장 교육에 포함한다.
6.3 설정값 변경에 대한 문서화 미흡
시운전 또는 생산성 향상을 이유로 알람·인터록 설정값을 임의 변경하고도 문서화하지 않는 경우가 많다. 이 경우 사고 발생 시 원인 규명 및 책임 소재가 불명확해지고, 재발 방지 대책 수립도 어려워진다.
따라서 다음과 같은 관리체계를 구축하는 것이 바람직하다.
- 설정값 변경 요청서 양식을 마련하여, 위험성 검토 후 승인 절차를 거치도록 한다.
- 변경 후 시운전 결과를 기록하고, 정상운전 기준값으로 업데이트한다.
- 변경 내용을 예방규정 및 설계도서(계장 루프도, 인터록 리스트)에 반영한다.
7. 계측제어 설비 점검 체크리스트 예시
아래 표는 위험물 제조소 또는 탱크저장소를 대상으로 계측제어 설비 점검 시 활용할 수 있는 예시 체크리스트이다. 실제 사용 시에는 시설 특성에 맞게 항목을 추가·수정해야 한다.
| 구분 | 점검 항목 | 점검 방법 | 점검 주기 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 레벨계 | 표시값 정상 여부, 고위·고고위 알람 동작 | 모의 레벨 변화, 인터록 시험 | 월 1회 이상 | 탱크별 시험 기록 보존 |
| 압력계 | 표시값·누설·파손 여부 | 육안점검, 휴대용 게이지 비교 | 월 1회 이상 | 주요 설비는 연 1회 교정 |
| 온도계 | 표시값 정상 여부 | 접촉식 온도계 비교 측정 | 월 1회 이상 | 반응기·가열탱크 우선 점검 |
| 가스 검지기 | 경보·릴레이 출력 동작 여부 | 시험가스 주입 기능시험 | 반기 1회 이상 | 센서 교체주기 별도 관리 |
| 인터록 | 레벨·압력·가스 검지 신호 연동 | 정지 시험(시운전 모드 활용) | 연 1회 이상 | 시험 시 위험물 최소 상태 유지 |
| 비상정지 | E-Stop 동작 및 설비 정지 여부 | 현장 버튼 조작 시험 | 연 1회 이상 | 시험 전 작업자 교육 실시 |
| 전원·통신 | UPS 상태, 통신 이상 유무 | 상태표시 점검, 통신 장애 로그 확인 | 월 1회 이상 | 정전 시 동작 시나리오 재점검 |
주의 : 점검표는 실제 수행 여부를 입증하는 가장 중요한 자료이다. 단순 서명용으로 운용하지 말고, 이상 발견 시 조치 결과까지 기록해야 한다.
FAQ
Q1. 소규모 위험물 저장소에도 계측제어 설비를 반드시 설치해야 하나?
소규모 옥내·옥외저장소의 경우에도, 법령상 저장·취급 기준에서 온도·습도·압력의 적정 유지 의무가 부과되므로 그 상태를 확인할 수 있는 계측장치는 필요하다. 다만 대형 탱크저장소처럼 정교한 자동 레벨계·인터록까지 요구되지는 않을 수 있으며, 시설 규모와 위험물 특성을 고려하여 현실적인 수준의 계측장치를 선정하면 된다.
Q2. 계측제어 설비 기준은 어디까지가 위험물안전관리법이고 어디부터가 다른 법령 기준인가?
위험물안전관리법 및 시행규칙, 위치·구조·설비 기준은 위험물 시설의 최소한의 안전 요구사항을 규정한다. 계측기 자체의 설치 기준, 성능·시험방법 등은 「산업표준화법」에 따른 한국산업표준(KS) 또는 국제표준, 「산업안전보건법」상 공정안전관리(PSM) 기준 등이 함께 적용되는 구조이다. 따라서 계측제어 설비를 설계할 때에는 위험물안전관리법만이 아니라 관련 타 법령과 표준을 함께 검토해야 한다.
Q3. PLC나 DCS를 교체할 때 위험물안전관리법상 별도 허가나 신고가 필요한가?
일반적으로 동일 기능을 유지한 채 계측제어 시스템의 제조사 또는 모델만 변경하는 경우에는 “위치·구조·설비의 본질적 변경”에 해당하지 않는 범위에서 설비 유지보수로 보는 경우가 많다. 그러나 인터록 로직 변경, 센서 추가·삭제, 비상정지 범위 변경 등 안전기능이 변동되는 경우에는 제조소등의 구조·설비 변경에 해당할 수 있으므로, 관할 소방서와 사전 협의하여 허가 또는 신고 대상 여부를 확인하는 것이 안전하다.
Q4. 계측기의 교정 성적서를 반드시 비치해야 하나?
위험물안전관리법 자체가 모든 계측기의 교정 성적서 비치를 명문화하고 있지는 않지만, 예방규정상 “계측장치·제어장치의 적정한 유지관리”를 입증하기 위해서는 교정 또는 기능시험 결과를 문서로 보관하는 것이 필수적이다. 특히 안전계장과 직접 연계된 계측기, 저장탱크 레벨계, 압력계 등 주요 설비에 대해서는 교정 성적서를 일정 기간 이상 보관하는 것이 바람직하다.