PSM 공정안전자료(Process Safety Information)에서 유해·위험물질의 **최대 보유량(Maximum Inventory)**을 산정할 때는 저장탱크(Storage Tank)의 용량만 계산해서는 부족합니다.

실제 공정에서는 하나의 물질이 저장탱크뿐 아니라 압력용기(Pressure Vessel), 반응기(Reactor), 증류탑(Column), 열교환기(Heat Exchanger), 배관(Piping) 등 여러 설비에 동시에 존재할 수 있습니다.

따라서 최대 보유량은 기본적으로 설정한 공정경계(Process Boundary) 안에서 해당 물질이 동시에 존재할 수 있는 최대량이라는 개념으로 접근해야 합니다.

구분	의미
저장용량(Storage Capacity)	설비 자체가 보유할 수 있는 기하학적 용량
정상 보유량(Normal Inventory)	정상운전 중 실제 존재하는 물질량
최대 보유량(Maximum Inventory)	실제 운전조건에서 동시에 존재할 수 있는 최대 물질량
방출가능량(Release Inventory)	사고 발생 시 실제 방출될 수 있는 물질량

이 네 가지는 서로 같은 값이 아닐 수 있습니다.

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1. 최대 보유량 산정의 출발점은 공정경계 설정

가장 먼저 어디까지를 하나의 공정으로 계산할 것인지 결정해야 합니다.

예를 들어 다음과 같이 구분할 수 있습니다.

• 원료 저장공정
• 반응공정
• 증류공정
• 제품 저장공정
• 출하공정
• 회수공정

공정경계가 불명확하면 동일한 물질을 두 번 계산하거나 일부 설비를 누락할 수 있습니다.

확인사항	검토내용
시작점	원료가 어디서 공정으로 들어오는가
종료점	제품·폐기물이 어디로 나가는가
경계 Valve	공정 간 Isolation 지점
저장설비	공정에 포함되는 Tank 여부
공용배관	다른 공정과 공유하는 Line 여부

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2. 최신 P&ID를 기준으로 물질 이동경로 확인

최대 보유량은 Equipment List만 보고 계산하는 것보다 P&ID에서 해당 물질의 이동경로를 직접 추적하는 것이 좋습니다.

예를 들어 Toluene을 계산한다면,

단계	확인대상
①	Toluene 저장 Tank
②	Transfer Pump
③	Feed Line
④	Feed Drum
⑤	Reactor
⑥	Heat Exchanger
⑦	Column
⑧	Product/Recycle Line

이렇게 물질이 실제 존재하는 설비를 따라가면 누락을 줄일 수 있습니다.

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3. 저장탱크(Storage Tank)

저장탱크는 대표적인 Inventory 대상입니다.

하지만 Tank의 전체 기하학적 용량을 무조건 사용하는지, 최대운전액위를 사용하는지는 평가목적에 따라 구분해야 합니다.

기준	의미
총용량(Gross Capacity)	Tank의 전체 내부용적
작업용량(Working Capacity)	실제 운전 가능한 용량
정상액위(Normal Level)	평상시 운전액위
고액위(High Level)	높은 운전액위
최대운전액위(Maximum Operating Level)	운전상 허용되는 최대액위

공정의 실제 최대 보유량을 평가한다면 합리적으로 도달 가능한 최대 운전상태를 기준으로 검토하는 것이 중요합니다.

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4. 압력용기(Pressure Vessel)

다음과 같은 Vessel도 포함해야 합니다.

• Separator
• Surge Drum
• Knock-out Drum
• Reflux Drum
• Flash Drum
• Receiver
• Accumulator

액체가 존재한다면 액위에 따른 액상 Inventory를 계산하고, 필요하다면 기상부의 가스량도 포함합니다.

확인항목	내용
Vessel Volume	전체 내부용적
최대운전액위	최대 액상체적
Vapor Space	기상부 체적
Pressure	가스량 계산
Temperature	밀도·가스량 계산
Composition	대상물질 함량

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5. 반응기(Reactor)

반응기는 공정 내에서 상당한 양의 유해·위험물질을 보유할 수 있습니다.

특히 회분식 반응기(Batch Reactor)는 한 번에 많은 원료가 투입되므로 최대 Inventory 계산에서 중요합니다.

혼합물이라면 해당 물질의 질량분율을 적용할 수 있습니다.

예를 들어,

• Reactor 총 내용물 = 20,000 kg
• Toluene = 40 wt%

이라면,

Toluene Inventory = 20,000 × 0.40 = 8,000 kg

입니다.

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6. 증류탑(Column)

증류탑은 Tower 자체뿐 아니라 내부 액체체류량(Hold-up)을 검토해야 합니다.

위치	검토 Inventory
Column Bottom	Bottom Liquid
Tray	Tray Hold-up
Packing	Liquid Hold-up
Vapor Space	증기량
Reboiler	액상·기상
Reflux Drum	액상·기상

Column Body 하나만 보고 Inventory를 계산하면 Reboiler나 Reflux Drum의 보유량이 빠질 수 있습니다.

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7. 열교환기(Heat Exchanger)

열교환기 역시 내부에 상당한 공정유체가 존재할 수 있습니다.

특히 다음 설비를 주의해서 봅니다.

• Condenser
• Reboiler
• Vaporizer
• Feed/effluent exchanger

Shell Side와 Tube Side 중 어느 쪽에 대상물질이 존재하는지 구분합니다.

구분	확인내용
Shell Side	대상물질 존재 여부
Tube Side	대상물질 존재 여부
Internal Volume	실제 내부용적
Phase	Liquid / Vapor / Two Phase

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8. 배관(Piping)은 반드시 검토

공정 규모가 크면 배관 Inventory가 상당할 수 있습니다.

특히 다음 배관은 무시하지 않는 것이 좋습니다.

• 대구경 배관
• 장거리 Transfer Line
• LPG Line
• 고압 Gas Header
• Tank Farm 배관
• 긴 Recycle Line
• Loading Line

액체배관의 내부체적은 기본적으로 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

배관 내부체적 = π × 내부직경² ÷ 4 × 배관길이

액체 Inventory는,

액체 Inventory = 내부체적 × 운전조건에서의 밀도

로 계산할 수 있습니다.

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9. 배관은 Line List와 함께 확인

배관 Inventory 산정에서는 P&ID만 보면 길이를 정확히 알기 어렵습니다.

따라서 다음 자료를 함께 사용하는 것이 좋습니다.

자료	활용목적
P&ID	물질 이동경로
Line List	Size·Service 확인
Isometric	실제 배관길이
Plot Plan	장거리 배관 확인
3D Model	정확한 Routing 확인
설계자료	내부경·재질 확인

특히 Nominal Diameter가 아니라 실제 **내부직경(Internal Diameter)**을 사용해야 정확도가 높아집니다.

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10. Pump 내부 보유량

Pump Casing에도 공정유체가 존재합니다.

전체 공정 Inventory와 비교하면 작은 경우가 많아 단순 최대 보유량에서는 영향이 작을 수 있습니다.

하지만 다음 경우에는 포함여부를 검토하는 것이 좋습니다.

• 대형 Pump
• Multistage Pump
• 다수의 Pump가 Package에 포함
• LPG Pump
• Isolation Segment Inventory 계산

특히 사고영향분석에서는 Pump가 두 Isolation Valve 사이에 있다면 해당 Casing Inventory도 포함할 수 있습니다.

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11. Compressor 및 고압가스 계통

Compressor Casing 자체보다 주변 설비와 배관에 많은 고압가스가 존재할 수 있습니다.

대표적으로 다음을 포함합니다.

설비	검토대상
Suction Drum	고압가스·액체
Compressor	Casing 내부
Interstage Cooler	Gas Inventory
Interstage Separator	Gas/Liquid
Discharge Header	고압가스
Recycle Line	가스 Inventory

고압가스는 체적이 크지 않아 보여도 높은 압력 때문에 질량으로 환산하면 상당할 수 있습니다.

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12. 고압가스 Inventory 계산

저압에서 이상기체로 근사하면 다음 관계를 사용할 수 있습니다.

PV = nRT

고압가스는 실제기체 영향을 고려하여 압축성계수(Compressibility Factor)를 적용할 수 있습니다.

PV = ZnRT

여기서,

기호	의미
P	절대압력
V	가스체적
Z	압축성계수
n	몰수
R	기체상수
T	절대온도

따라서 고압 수소나 탄화수소 Gas Inventory를 단순히 대기압 기준 Gas Density로 계산하면 큰 오차가 발생할 수 있습니다.

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13. 액화가스(Liquefied Gas)

LPG, Propane, Butane 등은 압력으로 액체상태를 유지하기 때문에 액상과 기상을 구분해야 합니다.

영역	계산방법
액상부	Liquid Volume × Liquid Density
기상부	Gas Equation
총 Inventory	Liquid + Vapor

일반적으로 저장용기에서는 액상질량이 대부분을 차지하지만 기상부 역시 평가목적에 따라 포함할 수 있습니다.

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14. Filter·Strainer 등 소형설비

다음 설비도 내부에 유해·위험물질이 존재합니다.

• Filter
• Strainer
• Coalescer
• Dryer
• Adsorber
• Cartridge Filter

한 개의 Hold-up은 작더라도 동일 설비가 다수 존재하거나 Package 내부에 여러 개가 포함된다면 누적량이 커질 수 있습니다.

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15. Package Equipment 내부설비

Package Equipment는 Inventory 누락이 자주 발생할 수 있는 부분입니다.

Equipment List에는 PKG-101 하나로 등록되어 있어도 Package 내부에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• Vessel
• Pump
• Filter
• Heat Exchanger
• Internal Piping

따라서 Vendor P&ID와 Vendor Datasheet를 확인하여 Package 내부 Hold-up을 별도로 확인하는 것이 좋습니다.

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16. Loading·Unloading 계통

출하 또는 하역공정도 평가경계에 들어간다면 다음 설비를 검토합니다.

설비	Inventory
Loading Arm	내부 액체
Flexible Hose	내부 액체
Transfer Line	배관 Hold-up
Pump	Casing
Loading Header	공정재고

Tank Truck이나 Tank Container 자체의 전체 내용량을 공정 Inventory에 포함할지는 산정목적과 공정경계에 따라 명확히 정해야 합니다.

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17. 최대 보유량은 모든 설비의 100% 용량 합계가 아니다

매우 중요한 부분입니다.

모든 Vessel과 Tank를 100% Full 상태로 계산하면 실제로 존재할 수 없는 과도한 Inventory가 나올 수 있습니다.

예를 들어 공정운전상 Feed Tank에서 Reactor로 물질이 이동해야 하므로 두 설비가 동시에 각각 최대 상태가 될 수 없을 수도 있습니다.

따라서 다음을 확인해야 합니다.

질문	판단
대상물질이 실제 존재하는가?	Yes / No
동시에 물질이 존재할 수 있는가?	Yes / No
실제 최대 액위는 얼마인가?	Operating Limit
Startup에서 더 많아지는가?	확인
Shutdown에서 Line이 가득 차는가?	확인
Transfer 중 최대상태가 되는가?	확인

최종 Maximum Inventory에는 동시에 발생 가능한 운전상태라는 근거가 있어야 합니다.

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18. 정상운전뿐 아니라 Startup·Shutdown도 확인

최대 Inventory는 정상운전 상태에서만 발생한다고 볼 수 없습니다.

다음 운전모드를 확인합니다.

• Startup
• Shutdown
• Batch Charging
• Tank Transfer
• Line Filling
• Recycle Operation
• Temporary Storage
• Abnormal Operation

예를 들어 Startup 때 여러 Vessel을 미리 채운 상태에서 공정을 시작한다면 정상운전보다 전체 Inventory가 증가할 수 있습니다.

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19. Maximum Inventory와 Release Inventory를 구분

사고영향분석(Consequence Analysis)에서는 공정 전체 Maximum Inventory보다 사고 시 실제로 방출될 수 있는 Inventory가 더 중요할 수 있습니다.

예를 들어 ESD Valve 두 개 사이에서 배관이 파손된 경우를 생각할 수 있습니다.

항목	방출가능량 포함 여부
Isolation 구간 배관	포함
해당 구간 Vessel	연결상태에 따라
Pump	구간 내 위치 시
Heat Exchanger	연결상태에 따라
Upstream Feed	ESD 차단까지 유입
Downstream Inventory	역류 가능성에 따라
차단 후 잔존재고	포함

따라서,

Maximum Inventory ≠ Release Inventory

라는 점을 구분해야 합니다.

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20. 정리

공정 내 유해·위험물질의 최대 보유량(Maximum Inventory)을 산정할 때는 저장탱크만 보는 것이 아니라 해당 물질이 존재하는 전체 공정설비를 P&ID를 따라 추적해야 합니다.

설비	포함 검토	산정기준 예시
Storage Tank	필수	최대 운전액위
Pressure Vessel	필수	Liquid + Vapor Hold-up
Reactor	필수	실제 내용물·조성
Column	필수	Bottom·Tray·Packing·Vapor
Reflux Drum	필수	Liquid + Vapor
Reboiler	필수	내부 Hold-up
Heat Exchanger	필요	Shell/Tube Volume
Piping	중요	내부용적
Pump	상황별	Casing Volume
Compressor	상황별	Casing + 연결계통
Filter·Strainer	상황별	내부 Hold-up
Package Equipment	확인 필요	Vendor 자료
Loading Line	공정경계에 따라	배관·Hose Hold-up

실무에서는 다음과 같은 Maximum Inventory 산정표를 만들어 관리하면 좋습니다.

Tag	Equipment	대상물질	Volume	최대 Level	Density	대상물질 함량	Inventory
T-101	Feed Tank	Toluene	50 m³	90%	850 kg/m³	100%	38,250 kg
V-101	Feed Drum	Toluene	5 m³	70%	850 kg/m³	100%	2,975 kg
R-101	Reactor	Toluene	–	–	–	40%	8,000 kg
E-101	Exchanger	Toluene	0.8 m³	Full	850 kg/m³	100%	680 kg
Piping	Process Line	Toluene	2.0 m³	Full	850 kg/m³	100%	1,700 kg

예를 들어 동시에 존재 가능한 양이 다음과 같다면,

설비	Inventory
T-101	38,250 kg
V-101	2,975 kg
R-101	8,000 kg
E-101	680 kg
Piping	1,700 kg
합계	51,605 kg

이 경우 Tank 용량만 기준으로 한 38,250 kg이 아니라 51,605 kg이 해당 운전상태의 최대 보유량 후보가 됩니다.

다만 이 값을 최종 Maximum Inventory로 확정하기 전에 각 설비가 실제로 동시에 해당 상태에 도달할 수 있는지를 확인해야 합니다.

따라서 PSM에서 Maximum Inventory를 산정할 때 가장 중요한 질문은 다음 두 가지입니다.

“이 물질이 어느 설비에 존재하는가?”

그리고,

“그 설비들의 Inventory가 실제로 동시에 존재할 수 있는가?”

이 두 가지를 기준으로 최신 P&ID, Equipment List, Line List, Datasheet와 실제 운전조건을 함께 확인하면 저장탱크뿐 아니라 Vessel, Reactor, Column, Heat Exchanger, Piping, Package Equipment 등의 누락을 줄일 수 있습니다.