이 글의 목적은 공정안전관리(PSM)에서 사용되는 R값(리스크 점수) 계산 절차를 표준화하여 실무자가 현장에서 바로 적용할 수 있도록 상세한 기준, 점수표, 계산식, 사례, 양식, 자동화 팁을 제공하는 것이다.
1. PSM에서 R값이 의미하는 것
R값은 특정 공정위험 시나리오의 상대적 위험도를 수치화한 값으로, 통상 발생가능성(빈도)·결과의 중대도·노출 또는 방호수준을 조합하여 산정한다. R값은 절대적 안전을 보장하는 수치가 아니라 위험의 우선순위를 정하고 대책 수준을 결정하기 위한 의사결정 도구이다.
2. 실무에서 흔히 쓰는 R값 계산식 유형
2.1 곱셈형 기본식
- R = L × S × E 방식이 널리 사용된다.
- L(Likelihood, 발생가능성), S(Severity, 중대도), E(Exposure, 노출빈도 또는 취약도)를 각각 등급화하여 곱한다.
2.2 단순화식
- R = L × S 방식도 사용한다. 이 경우 E는 S에 흡수하거나 업무 특성상 노출이 거의 일정한 경우에 채택한다.
2.3 보호층(ILP/IPL) 반영식
- R = Leff × S × E, 여기서 Leff = L ÷ Π(PFDi)로 독립 보호층의 고장확률(PFD)을 고려하여 유효발생가능성을 낮춘다.
- 또는 R = Finit × S × DF 방식으로 초기발생빈도(Finit)에 방호감소계수(DF)를 곱해 위험을 반영한다.
3. 점수척도 설계 기준
점수척도는 조직의 공정 특성에 맞춰야 하나, 다음 예시는 범용적으로 적용 가능한 기준이다.
| 등급 | 발생가능성 L(예) | 중대도 S(예) | 노출/취약도 E(예) |
|---|---|---|---|
| 1 | 극히 드묾: 10년에 1회 이하 | 경미: 응급처치 수준, 미미한 재산피해 | 거의 노출 없음: 월 1회 미만 |
| 2 | 드묾: 1~10년에 1회 | 경도: 경상자 가능, 소규모 손실 | 간헐적: 주 1회 미만 |
| 3 | 가끔: 연 1회 내외 | 중등도: 의무·입원 가능, 중간 손실 | 보통: 일 1회 내외 |
| 4 | 자주: 월 1회 내외 | 중대: 장해·광범위 손실 | 잦음: 교대마다 |
| 5 | 매우 자주: 주 1회 이상 | 치명: 사망·대규모 손실·환경중대영향 | 상시: 지속작업 또는 상주 |
조직에 따라 L, S, E의 등급 범위를 1~10으로 확장하여 더 세분화하기도 한다. 등급 간 정의는 수치와 기술적 기준을 함께 명시하여 평가자 간 편차를 최소화해야 한다.
4. 수용기준과 의사결정 규칙(예시)
| R 범위 | 위험등급 | 조치 원칙 | 목표기한 |
|---|---|---|---|
| 1~19 | 허용 | 현 상태 유지, 모니터링 | 정기 |
| 20~69 | ALARP | 실행가능·합리적 조치 도입, 잔여위험 승인 | 단기 |
| ≥70 | 불허 | 운전중지 검토, 즉시 공학적 개선 | 즉시 |
상기 수치는 예시이며, 자사 손실기준, 안전문화 성숙도, 규정상 요구수준에 맞춰 보수적으로 설정하는 것이 일반적이다.
5. R값 계산 절차 단계별 가이드
- 공정범위 정의: 유닛, 배관경계, 운전상태(정상·시동·정지·유지보수) 범위를 명확히 한다.
- 위험원 식별: HAZOP, What-if, 체크리스트, 과거사고 데이터로 잠재시나리오를 도출한다.
- 시나리오 기술: 유입원·유출원, 방출량, 점화원, 확산조건 등 전개를 서술한다.
- L·S·E 등급화: 표준 정의와 데이터로 등급을 선정한다. 가능하면 근거를 수치로 기록한다.
- 보호층 확인: 감지·차단, 계장 인터록, 릴리프, 격리, 소화, 교육·절차 등 독립성과 신뢰도를 검증한다.
- R 계산: 정의된 식에 따라 산출한다. 보호층 반영 시 Leff를 사용한다.
- 수용성 판단: 사전 정의된 기준표에 따라 허용·ALARP·불허를 결정한다.
- 대책 수립: 공학적, 계장적, 절차적, 교육적, 관리적 통제수단을 선정하고 이행기한을 부여한다.
- 검증·기록: 산정근거, 계산식, 도면·세팅값, 승인내역을 문서화하고 변경관리로 추적한다.
6. 계산 예시 1: 용제탱크 밸브 오동작에 따른 누출
시나리오
- 원인: 하역 중 수동밸브 미폐쇄
- 결과: 지면 유출 및 인화가능 구역 형성
- 현 방호: 가스감지기, 트레이, 배수차단, 휴대용 소화기
등급 부여(예)
- L = 3(연 1회 내외 발생 가능)
- S = 4(중대: 화상·설비 손상 가능)
- E = 3(일 1회 노출)
R 계산
- R = L × S × E = 3 × 4 × 3 = 36 → ALARP 구간
- 개선안: 자동차단밸브 추가, 인터록 설정, 방유제 높이 증설
- 보호층 반영 시 가정: 추가 인터록 PFD=0.1, 유출검지+자동차단 PFD=0.3 → Leff = 3 ÷ (0.1 × 0.3) = 3 ÷ 0.03 = 100 → 정규화 필요
보호층을 단순 곱으로 반영하면 척도 왜곡이 생길 수 있으므로, 사전에 정의한 변환표 또는 로그척도로 재매핑하여 Leff를 1~5 범위에 맞춘다. 예를 들어 100을 5등급 상한으로 캡핑하거나 로그스케일로 5등급에 대응시킨다.
7. 계산 예시 2: 반응기 과압에 따른 릴리프 방출
시나리오
- 원인: 냉각수 상실로 온도상승
- 결과: PSV 작동, 플레어 방출, 연소불능 시 비연소 방출 가능
- 현 방호: HHT 알람, 고고온차단, PSV, 플레어, 고점화기
등급 부여(예)
- L = 2(1~10년에 1회)
- S = 5(치명, 다수피해·환경영향 가능)
- E = 2(간헐작업)
R 계산
- R = 2 × 5 × 2 = 20 → ALARP 하한
- 개선안: 인터록 시험주기 단축, 이중냉각라인, 플레어 신뢰도 검증, 점화기 예비전원
8. 표준 평가서 양식 예시
| 공정/설비 | 시나리오 | 원인 | 결과 | L | S | E | R=L×S×E | 보호층 | 조치 | 기한 | 책임 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 탱크 T-101 | 하역밸브 미폐쇄 | 작업절차 미준수 | 유출·화재 | 3 | 4 | 3 | 36 | 감지·차단 | SOP 강화, 자동밸브 | 30일 | 생산1팀장 |
| 반응기 R-201 | 냉각 상실 | 펌프고장 | 과압·방출 | 2 | 5 | 2 | 20 | PSV·플레어 | 인터록 시험주기 단축 | 14일 | 설비팀장 |
9. 척도 일관성 유지 요령
- 정의문서화: L·S·E 각 등급 정의에 정량·정성 기준을 병기한다.
- 교차검토: 부서 간 크로스체크로 과소·과대평가를 조정한다.
- 데이터기반: 사고·고장률, MTBF, 방출량 계산, 독성자료 등으로 주관을 억제한다.
- 상시보정: 신규 설비, 물질 변경, 운전조건 변화 시 척도를 주기적으로 재검토한다.
10. 보호층 독립성 검증 체크포인트
- 공통원인고장 여부: 전원·계장·로직의 공통 의존 확인
- 시험주기와 신뢰도: PFD/PFH 가정과 실제 시험·정비 이력 일치
- 응답시간: 시나리오 전개 속도 대비 차단·배출·격리 시간 적합
- 사람요소: 절차준수율, 교육수준, 휴먼오류 가능성 반영
11. Excel/시트 자동계산 구현 팁
- 마스터 테이블: L·S·E 정의표를 별도 시트에 구성한다.
- 데이터 유효성: L·S·E 셀에 드롭다운(1~5 또는 1~10) 적용한다.
- 계산식: =L*S*E 또는 =ROUND(L/PRODUCT(PFD범위),0)*S*E로 구현한다.
- 조건부서식: R 값 범위에 따라 색상(녹/황/적) 구분한다.
- 피벗: 설비·라인·원인별 R 평균과 상위 위험 20% 자동 추출한다.
12. R값과 다른 평가기법 연계
- HAZOP: 편차→원인→결과→보호층→권고안에 R값을 붙여 우선순위를 설정한다.
- JSA/작업허가: 작업단계별 위험요인에 R값을 부여해 허가 수준을 결정한다.
- LOPA: 정량화가 필요한 상위 위험 시나리오는 R 산정 결과를 토대로 LOPA로 심화한다.
13. 자주 발생하는 오류와 예방책
- 중복보호층 산입: 동일 로직 또는 공통전원은 독립층으로 이중계산하지 않는다.
- 척도 비약: 1단계 차이가 10배 위험의 의미인지 2배 의미인지 정의하지 않으면 결과가 왜곡된다.
- 환경·자산피해 누락: 중대도를 인적피해에만 한정하지 말고 환경·재산·생산손실을 반영한다.
- 정상운전만 고려: 시동·정지·세정·점검 등 비정상 상태 시나리오를 별도 평가한다.
- 근거 미기록: 수치 출처, 가정, 계산근거를 남기지 않으면 감사·심사 시 수용이 어려워진다.
14. 현장 적용 절차 표준안
- 범위·자료수집 킥오프
- 위험원 워크숍(생산·설비·공정·안전 참여)
- L·S·E 척도 확정 및 교육
- 시나리오 도출 및 초기평가
- 보호층 검증 및 R 재산정
- 우선순위별 대책 도출·예산편성
- 관리계획 수립(책임·기한·지표)
- 성과점검 및 주기적 재평가
15. 체크리스트
| 항목 | 확인내용 | 상태 |
|---|---|---|
| 척도정의 | L·S·E 정의 문서화 및 교육완료 여부 | □ |
| 데이터 | 고장률·사고이력·정비이력의 최신화 | □ |
| 보호층 | 독립성·시험주기·PFD 검증기록 보유 | □ |
| 기준 | R 수용기준표 승인 및 공지 | □ |
| 문서화 | 시나리오별 근거·계산서·도면 첨부 | □ |
| 우선순위 | 상위 위험 20% 개선계획 수립 | □ |
16. 교육용 빠른 요약
- R은 상대적 위험도 지표이다.
- 일관된 척도와 근거가 핵심이다.
- 보호층 독립성 검증 없이는 R을 신뢰할 수 없다.
- R 결과는 조치의 우선순위를 정하는 출발점이다.
FAQ
R = L × S와 R = L × S × E 중 무엇을 선택해야 하나?
노출 차이가 크거나 교대별 업무편차가 큰 공정은 L × S × E가 적합하다. 노출이 거의 동일하거나 중대도 정의에 노출을 포함했다면 L × S도 가능하다. 혼용은 금한다.
보호층을 반영하면 R이 비현실적으로 커지거나 작아지는 이유는 무엇인가?
정수 척도에 확률값을 직접 나누거나 곱하면 스케일 불일치가 생긴다. 로그척도 변환, 상·하한 캡핑, 전용 변환표를 적용해 정합성을 맞춰야 한다.
수용기준은 어떻게 정하는가?
과거 손실기록, 산업 벤치마크, 법정 요구수준, 경영 리스크 허용수준을 반영해 보수적으로 설정한다. 일단 정하면 전 공정에 일관되게 적용한다.
R값이 낮으면 추가 조치를 하지 않아도 되는가?
법정 최소요건, 회사 표준, 변경관리, 교육요건 등은 R과 무관하게 충족해야 한다. R은 추가적인 우선순위 판단 도구일 뿐이다.
등급화 정의를 1~10으로 확대하면 장점이 있는가?
세분화되어 차이를 더 잘 반영할 수 있으나 평가시간이 늘고 편차가 커질 수 있다. 데이터가 뒷받침될 때 도입한다.