안 경 익 ㈜부품디비 기술연구소, 연구소장 ㅣ e-mail : kyungik.an@partdb.com
이 글에서는 플랜트 형상관리(Configuration Management)란 무엇이고 플랜트의 운영 및 유지보수(O&M, Operations and Maintenance)에 형상관리를 어떻게 적용할 수 있는가를 소개하고자 한다.
KNOW-HOW와 기술력
우리나라는 조선, 해양플랜트, 발전플랜트, LNG플랜 트 등 플랜트 및 중공업 분야에 있어 세계 최고의 기술 력을 자랑하고 있고 해외 수출이 국가 경제에 기여하는 바도 매우 크다. 하지만 보유 기술력이 강한 부분은 상 세설계 및 시공/관리기술에 해당하는 것으로 원천기술 및 핵심 기자재에 대한 기술력은 선진국 대비 60% 수준 으로 평가되고 있어 해외 기술에 대한 의존도가 높은 것이 사실이다. 특히 플랜트의 운영 및 유지보수 기술 에 있어서는 우리나라가 어느 수준에 있는지를 평가해 볼 필요가 있다. 현업에 종사하는 많은 엔지니어들은 오랜 기간 동안 연구하고 경험한 지식과 지혜를 바탕으 로 플랜트를 운영하고 있고, 한국 기술자의 노하우와 직감은 과히 대단하다. 대부분의 엔지니어들은 자신이 담당하는 기술분야에 대해서는 머릿속에 도면과 절차 서가 들어 있기 때문에 업무 수행에 특별한 어려움을 겪지 않는다고 한다. 하지만 숙련 기술자의 고령화 및 향후 이들이 퇴직하였을 때를 생각해 본다면 플랜트 운 영사가 가진 기술력은 퇴직자와 함께 더 이상 회사 내 에 존재하지 않을 수도 있다. 이러한 상황은 이미 여러 분야에서 문제점으로 대두된 지 오래고 회사들은 지식 관리라는 개념을 도입하여 사내 기술력을 데이터베이 스로 축적하려 하지만 쉽게 해결될 수 있는 문제가 아 님을 이미 잘 알고 있다. 또한 장기간 동안 플랜트가 운
영되면서 각종 기술변경사항이 발생하고 설비에 대한 성능개선이 발생하게 된다. 이러한 과정에서 기술도면 및 문서에 대한 변경이 수반되게 되는데 이에 대한 관 리가 체계적으로 이루어지지 못하는 경우 잘못된 리비 전의 도면을 가지고 업무를 수행하게 되는 경우도 발생 한다. 이러한 상황은 자칫 잘못하면 플랜트의 운전을 멈추게 하거나 큰 사고로 연결될 수도 있다. 그러므로 장기 운영기간 동안에 플랜트의 변경을 반영하여 최신 의 자료를 확보하고 업무에 활용하는 것은 매우 중요하 다. 정리하자면 우리나라의 플랜트 분야 기술력은 사람 에의 의존도가 매우 높다고 할 수 있으며 특히 유지보 수분야에 있어서는 필드 엔지니어의 노하우에 전적으 로 의존하는 경향이 있기 때문에 그 심각성은 더욱 크 다고 할 수 있다.
플랜트 형상관리
형상관리(形狀管理; Configuration Management)는
“시스템 형상 요소의 기능적 특성이나 물리적 특성을 문서화하고 그 특성의 변경을 관리하며, 변경의 과정이 나 실현 상황을 기록・보고하여 지정된 요건이 충족되 었다는 사실을 검증하는 것, 또는 그 과정”이다.
“Configuration Management”는 국내에서“형상관리”
혹은“구성관리”라는 용어로 번역되어 사용되고 있다.
형상관리는 1960년경 미국 국방부가 미사일 발사 경
플랜트 운영 및 유지보수 활동을 위한 형상관리 적용방법
쟁에서 앞서기 위해 데이터의 균일성 부족 및 정확한 변경관리를 실현하고자 도입되었고, 이후 1990년대에 미국 국방부의 기존 개념을 기반으로 일반적인 상업 제 품의 상태 및 수명 관리 분야로 서서히 확장하면서 그 개념이 명확해지게 되었다. 형상관리는 체계공학 (systems engineering)에 있어 중요한 기능 분야로, 사 업관리, 품질관리, 기술관리, 조달관리 등 다양한 분야 에서 형상관리 절차를 적용하고 있다.
형상관리는‘설계요구사항’이‘설계 산출물’에 정확 히 반영되고 설계 사양에 맞게‘실제 제품’이 생산되고 운영되는가를 확인하고 검증하는 종합적인 기능을 제 공하므로, 항공, 자동차, 국방 등 산업분야에서 제품의 복잡성 혹은 극도의 정확성에 의해 발생하는 요구사항 및 상호 정합성을 확인하기 위해 활용되고 있다. 일반 대규모 건설사업의 경우 체계적인 사업관리를 위한 효 율적 변경관리에 형상관리 방법론을 적용하고 있으며 원자력발전의 경우 극도의 안전성 요구에 의해“설계요 구사항 - 시설물 형상정보 - 실제 시설물 형상”이 항상 일치하도록 관리하는데 형상관리를 적용하고 있다.
형상관리의 기본적인 개념은 동일하지만 어느 산업 분야에 적용하느냐에 따라 다음 예시와 같이 다소 상이 한 개념을 가질 수 있다.
○ IT분야: 소프트웨어 개발 및 유지보수 과정에서 변화되어 가는 소프트웨어의 짜임새를 질서 있게 통제하여 기능 및 성능 요구사항이 지속적으로 소 프트웨어에 반영됨을 검증하는 과정
○ 제조분야: 1개 제품의 기본설계로부터 요구사항 에 따라 일부 제품의 구성을 달리하여 다양한 버 전의 모델을 생성하고 이를 관리/통제하는 방법
○ 플랜트분야: “설계요건 - 설계도서/자료 - 실제 플 랜트”의 상태를 항상 동일하게 유지하여 중요시 설 및 설비들이 항상 제 기능을 발휘하도록 하는 종합적인 기술관리 체계
또한 동일한 플랜트 산업에 형상관리를 적용한다 할 지라도 그 시설의 특성에 따라 형상관리의 도입 목적
및 기능이 상이할 수도 있다.
○ 효율적인 운영 및 유지보수를 통해 경제성을 확보 하는 데 목적이 있는 경우: 설비 및 기기에 대한 자 산관리와 이와 관련된 설계도서 및 운영/정비 절 차서 등 관련 정보에 대한 체계적인 관리를 통해 정확하고 객관적인 데이터를 근거로 정확하고 효 율적인 운영을 통해 경제성을 확보하는 것을 목표 로 한다.
○ 라이센스 유지를 위해 기준에 적합한 변경 및 근 거를 확보하고 관리하는 데 목적이 있는 경우: 미 국 해양플랜트의 경우, 일정 기간(예, 5년)을 주기 로 규제기관으로부터 운영허가를 획득해야 계속 적인 플랜트 운영이 가능하다. 이러한 경우 규제 기관이 감사 및 승인 업무에 필요한 각종 데이터 를 제출하여 플랜트가 관련 기준 및 규정을 준수 하여 안전하게 운영되고 있음을 증빙해야 한다.
승인을 획득하지 못하는 경우 더 이상 플랜트 운 영이 불가능하므로 운영기간 동안 플랜트의 각종 상태와 변경에 대한 근거를 축적할 필요가 있다.
○ 시설 관리에 있어 안전성 확보를 최우선 목표로 두는 경우: 원자력발전소의 경우 의사결정에 있어 가장 중요한 것은 원전의 건전성을 유지하여 안전 하게 운전하는 것으로, 안전을 확보한 이후 경제 성을 논하는 것이 일반적이다. 형상관리는 원전 운영 및 유지보수 과정에서 발생하는 각종 설비교 체 및 자료변경이 설계기준 및 요구사항을 충족하 면서 진행되어 성능에 문제가 없음을 보장하는 활 동에 필요한 각종 기능을 제공한다.
위와 같은 경우 원전에서 요구하는 형상관리는 체계
적인 정보관리를 통해 의사결정의 근거를 제공하고 규
제기관을 통해 정기적인 운전 승인을 획득해야 하며 건
전성을 유지하면서 최고의 발전 효율성 및 경제성을 추
구해야 하므로 가장 복잡하고 총체적인 형상관리 활동
이 필요함을 알 수 있다.
원자력발전소의 형상관리
원자력 발전소의 설계, 건설, 운전 및 유지보수의 전 과정은 안전성 보장 등을 위해 제반 규제 요건이나 규격 및 표준의 요건에 따라 설계되고 건설되며 운전된다. 이 과정에서 규제 요건을 포함한 설계요건은 설계문서에 반영되어 발전소 설계, 건설 및 운전 과정 동안 유지, 관 리되고 있다. 따라서 발전소 설계요건과 이를 반영하고 있는 설계문서에 대한 적절한 관리체계의 수립은 발전 소 수명기간동안 매우 중요한 관리 요소가 된다.
하지만 현재 원자력 발전소에서는 설계, 제작, 시공, 시운전, 운전 및 유지보수 과정에서 생산된 많은 양의 문 서와 기록을 수명기간 또는 일정 기간 동안 소 내에 보관 하고 있으며 이의 안전하고도 효율적인 관리를 위해 많 은 노력을 기울이고 있으나 이러한 문서나 기록은 대부 분 색인목록(Index)과 같은 단순하고 평면적인 방법에
데 어려움이 많았다. 미국의 경우 ’ 60~
’ 70년대에 건설된 발전소가 노후화됨에 따라 ’80년대 후반부터 이와 관련된 문 제가 심각하게 대두되었고 규제기관 (NRC)의 검사과정에서도 이러한 문제 점이 지적되었다. 국내에서도 미국 Tree Mile Island 원전사태 및 일본 후쿠시마 원전사태 이후 원전 형상관리에 대한 중 요도가 고조되고 있으며 원자력안전위 원회를 통해 형상관리 법제화가 논의되 고 있다. 원자력발전 분야 형상관리는 종합적인 관점에서의 형상관리 계획을 수립하고 이를 실행하기 위해 통합 정보 관리를 기반으로 개별적인 형상관리 절 차를 진행하도록 하고 있다.
그림 1은 원전 형상관리 개념을 설명하는 대표적인 것으로 원전 형상관리 등가모델*(CM Equilibrium)이라 고 명명한다. 원전 형상관리는 발전소의 건전성 유지를 위해 끊임없이 등가모델을 유지하는 노력이라고 할 수 있다. 사업자와 규제기관의 요구사항을 동시에 충족시 켜야 하며 필요 시 모든 형상관리 정보를 검증하고 확인 할 수 있어야 한다. 형상관리 프로세스는 발전소의 형상 변경이 필요한 경우 이를 평가하고 변경의 영향을 결정 하고 최적의 실행 방법을 수립할 수 있도록 하며, 발전 소 형상변경에 대한 승인-실행-문서화의 과정을 절차적 으로 완결토록 하는 통합적인 절차를 제공해야 한다.
<* 형상관리 등가모델: 원전 수명주기 동안 설계기 준, 설계 형상, 물리적 운전 형상이 항상 일치되어야 한 다는 원전 형상관리 근간을 제시하는 모델로 형상관리 기준에서는 등가모델을 유지하기 위한 형상관리 수행 방법을 제시하고 있고, 이를 위한 형상관리 프로세스는
발전소 운전 운전 중 설비의 배열은 승인된 절차서를 통해 승인된 설 계와 일치됨을 보증
발전소 유지 구조물, 계통 및 기기는 승인된 설계에 따라 구매되고 유 지됨을 보증
시험/설계 검증 시설 및 설비 성능이 설계요구사항을 충족하는가를 보증
그림 1형상관리 등가모델(INPO-AP929)
플랜트 운영 및 유지보수 활동을 위한 형상관리 적용방법
다음 사항을 반드시 보증할 수 있어야 한다.
○ 요구사항, 설계정보, 실제형상은 항상 일치. 불일치 시 균형을 복구 하기 위한 프로세스 수행
○ 형상간 일치성 검증. 형상을 식별 하고 관리프로세스가 정확하게 수 행됨을 증명>
플랜트 형상관리 적용 방안
체계적인 형상관리를 위해서는 형상 관리 계획을 정립하고 계획에 따른 실 행이 가능하도록 관리업무를 구성할 필 요가 있다. 플랜트 형상관리를 위해서 는 표 2와 같은 활동이 요구된다.
형상관리를 위해서는 무엇보다 체계 적인 계획 수립이 중요하지만 실제 형 상관리 업무를 수행한다는 것은 상당한
노력이 요구된다. 이를 위해서는 적절한 전산시스템을 도입하고 조직의 형상관리 목적에 맞게 종합적인 IT환 경을 조성할 필요가 있다. 형상관리를 위한 전산시스템 은 복잡한 형상관리 업무를 지원하기 위해 형상관리 프 로세스에서 필요로 하는 정보를 시기적절하게 제공할 수 있어야 하므로 전산시스템은 표 3과 같은 정보표현 요구사항을 만족해야 한다.
형상관리시스템은 다음과 같은 기능을 수행할 수 있 어야 한다.
○ 설계기준, 설계요구사항, 운전형상, 기기/설비정 보 등 형상관리 주요대상 정의
○ 모든 형상관리 아이템, 요구사항 등에 대한 식별 체계 및 버전정보 표현
○ 설계요구사항, 도면, 계산서 등과 관련된 모든 문 서 연계 및 관리
○ 요구사항관리 및 추적성 확보
○ 요구사항/설계정보/설비 연계성 표현
○ 형상관리 아이템에 대한 특성정보 표현
○ 부품 및 시스템 레벨 구성정보 관리(BoM)
○ 변경관리(변경절차, 기록, 영향도 분석 등)
○ 상태 모니터링 및 상태표현
현업에 형상관리를 도입함에 있어 장애요소가 무엇 인가에 대한 연구는 많이 수행된 바 있고, 그 주요 항목 은, 관료적인 프로세스와 환경, 복잡하고 혼란스러운 조직구조, 협력 부족, 형상관리 전문가 참여 부족, 인원 교육 부족, 형상관리 범위에 대한 부정확성, 표준화 부 족, 사용자 인식 및 참여 부족, 소프트웨어 도구가 사용 자 친화적이지 않음 등 다양하다. 하지만 가장 중요한 것은 최고 의사결정자의 확고한 의지와 전 직원의 관심 과 참여이다. 이를 위해서는 무엇보다 형상관리 중요성 에 대한 교육과 원활한 업무 수행을 위한 IT환경 조성이 필요하다고 할 수 있다.
형상관리 업무 설명
프로그램 관리 시설물을 위한 형상관리 계획 수립과 이행에 대한 우선순위를 부여하고, 방 향을 설정하고, 통제하는 활동
설계요건 관리 시설물의 형상관리 대상(구조물, 설비, 기기 등)에 대한 설계 요구사항을 수 립하고 문서화하여 유지관리하고 활용
정보 관리 시설물의 물리적 형상 및 설계요건에 관한 형상정보를 파악하여 정보로써 관리하는 활동
변경 관리 형상변경이 수반될 때 설계요건과 물리적 형상, 그리고 시설물 형상정보 간의 일관성을 유지하기 위해 변경 영향을 분석하고 변경 과정을 통제하는 활동
평가 설계요건, 물리적 형상과 시설물 형상정보 간의 기본적 관계가 얼마나 효과 적으로 수립되고 유지관리 되고 있는지를 평가하는 활동
훈련 종사자 모두가 형상관리 비전과 개념, 용어정의, 절차를 제대로 인식하고 있 다는 것을 보증하기 위한 활동
표 2형상관리를 위한 필요 업무
구분 필요정보
요구사항정보 Guide/Regulation, 설계기준, 마진
플랜트정보 P&ID, 3D, Spec., SSCs 속성, SSCs 등급분류 운영정보 설비Tag, 설치정보, 유지보수계획, 예방정비계획
기타정보 원전 신뢰도, 배관감육, 고장이력, 역할/업무범위, 형상변경 의사결정 지원정보 표 3형상관리를 위해 필요한 기본정보
또한 형상관리는 형상관리를 도입하는 조직의 특성 과 상황에 따라 다양한 방법으로 접근할 수 있음을 이 해하는 것이 형상관리에 대한 거부감을 줄일 수 있는 방법이다. 너무나도 많은 것을 복잡하게 관리해야 함을 보고 형상관리 도입을 꺼려하는 경우가 많다. 이에 국
가능한 범위를 선정하여 형상관리를 시작하는 것이 바 람직하다. 이후 형상관리가 정착해가는 정도에 따라 관 리 수준을 높일 수 있는 것이다. 처음부터 너무 높은 수 준을 잡는 것은 포기에 이르는 지름길임을 인식할 필요 가 있다.
플랜트에 형상관리를 도입할 경우 다음과 같은 효과 를 기대할 수 있다.
□ 안전성 측면
○ 안전성 관련 중대사고 발생, 설비 정지 위험도 감소
○ 설비의 현재 상태 정보에의 접근성 증대로 유사시 대응속도 단축
○ 규제기관 대응에 필요한 업무 효율적 진행
○ 안전문화증진을 통한 사회적 인식 개선
□ 경제성 측면
○ 기술적/경제적 대응능력 향상을 통한 장기 수익성 증가
○ 플랜트 유지보수 활동의 지연방지
○ 플랜트 운전 및 수명관리 프로그램의 활용성 증대
○ 업무 진행에 불필요한 시간낭비 최소화
○ 자료 오류에 의한 재작업 최소화
플랜트 형상관리체계 도입은 필수
대규모 복합 엔지니어링 제품인 플랜트를 운영한다 는 의사결정은 플랜트의 소유자는 물론 국가경제에 심 오한 영향을 미치게 되고 운영 미숙이나 사고의 결과는 국내외적으로 치명적인 악영향을 미칠 수 있기 때문에 수명주기 전반에 걸쳐 안전하고 효율적인 관리가 필수 적이다. 이에 플랜트의 운영 및 관리에 대한 책임자는 정치/경제적 환경, 장기전략, 의사결정의 영향도 예측 등에 대한 심도 있는 이해를 바탕으로 수명주기 관리
그림 2원전 형상관리시스템 구현 예시: 형상관리시스템은 시간에 따른 정확한 형상정보 제공, 형상정보간 추적 성 확보, 변경 시 변경이 끼치는 영향 분석을 지원할 수 있는 기능이 요구된다. 한국수력원자력(주)는 원전 안전성 확보를 위해 원전 형상관리 조직을 구성하고 형상관리시스템 개발에 대한 연구를 지속적으로 수행 하고 있다.
그림 3형상관리를 위한 Grade Approach: 조직의 상황에 따라 형상관리 대상과 절차를 차별하여 형상관리 수 준을 적용하는 것이 필요하다.
