CD-ROM Title 개발을 통한 합성가스 공정의 안전성 향상

구본승, 문일+

연세대학교 화학공학과

Safety Improvement of Syngas Processes by Developing

CD-ROM Tiltle

Bongseung Koo and Il Moon+

Department of Chemical Engineering, Yonsei University

1. 서론

노동부에 따르면 자난 96년 조사대상 재해의 원인별 분석결과 기술적 원인이나 작업관리상 원인이 아닌 기초지식의 부족과 경험 및 훈련 미숙 등 교육적 원인에 의한 재해가 전체 조사대상 재해의 45.7%를 차지했다[1]. 이는 93년부터 96년까지의 평균치를 45.1%를 초과하는 것으로 그 비율이 증가 추세에 있다[2]. 이러한 사고를 미연에 방지하기 위해서는 조업자에 대한 체계적인 안전교육이 매우 중요하다. 그러나 기존의 안전교육은 방법상 인간의 감각을 충분히 활용하지 못하면서 수행되고 있는 실정이다[3]. 이제는 시대적 흐름에 맞추어 책과 연필만의 강의 등의 일회성 교육을 지양하고 인간의 모든 감각을 활용하는 교육 방법이 도입되어야 한다[4].

본 연구에서는 작업자에게 직접적이고 실제적인 감각을 부여하여 인간의 감각을 최대한 활용하면서 안전교육을 진행할 수 있는 가상현실(Virtual Reality)의 세계에서 현장감과 실제감을 느낄 수 있는  교육을 실시한다면 그 효과가 무척 클 것이라고 판단한다. 따라서 멀티미디어와 VR을 이용하여 공정의 전반적인 특성을 조업자에게 효율적으로 교육하여 화학 공장에서 안전성을 향상시키는 교육시스템을 개발하는 데 있다.

2. 멀티미디어 교육 시스템 개발 절차

최근에 다양한 멀티미디어와 가상현실(Virtual Reality) 기술이 놀라울 정도로 발전하므로 교육 분야에 있어 일반 개인은 물론 기업과 사회의 측면에서 주요한 변화를 가져올 것이다. 이런 다양한 멀티미디어 정보를 활용한 교육 매체의 제작 및 효과적인 교육 방법 등을 제시함으로써 일반인들에게 보다 나은 교육 환경을 제공할 수 있다. 본 연구에서는 이런 교육 매체의 제작 및 효과적인 교육 방법의 일환으로 조업자에게 화학 공정에 대한 전반적인 지식을 교육하여 공정의 이해를 돕고 사고를 예방하려는 목적으로 다음과 같이  멀티미디어 교육 시스템을 개발하였다. 먼저 조업자에게 교육할 대상 공정을 선택한다. 대상 공정은 전체 공정이거나 중요한 공정만을 선택할 수 있다. 다음은 공정 모델, 공정 매뉴얼, 관련된 물리화학적 배경지식과 같은 교육자료를 준비한다. 이와 더불어 개발자는 필수적으로 대상 공정에 대한 이해가 선행되어야 한다. 그리고 조업자의 개인적인 능력과 특성을 고려하여 여러 가지의 시나리오를 구성한다. 이 가상 시나리오를 바탕으로  2차원과 3차원 그림, 동영상, 음성, 사운드 효과 등을 제작한 후 전체적인 교육 시스템을 개발한다. 또 동일한 음성이 반복되면 지루한 면이 있으므로 조업자, 관리자 또는 여성 등 다양한 목소리를 삽입한다. 이렇게 개발한 교육 시스템을 실행한 후 보완이 요구되는 부분은 수정한다. 최종적으로 CD-ROM Title를 제작한다. 그림 1은 이러한 개발 절차를 보여준다.

그림 . 멀티미디어 교육 시스템 개발 절차

3. 합성가스 교육 시스템

본 연구에서 개발한 교육 시스템은 합성가스 제조공정에 적용시켜 GUI(Graphic User Interface) 환경에서 조업자가 선택적으로 교육을 받을 수 있도록 CD-ROM Title로 개발하였다. 이 교육 시스템은 총 6장으로 1장은 합성가스의 개념, 2장은 합성가스 제조 공정의 설명, 3장은 장치의 설계조건과 목적, 4장은 제어 시스템, 5장은 개질기 촉매의 특성, 6장은 이상현상으로 구성되어 있다.

3.1 합성가스의 정의

수소와 일산화탄소로 이루어진 합성가스의 정의와 특성 및 공정의 사업성에 대해 설명한다. 또한 유사한 공정과 비교하여 합성가스 제조 공정은 개질기에서 나오는 고온의 생성물을 이용한 열교환으로 에너지를 절약할 수 있고 암모니아, 메탄올 및 초산 합성 등에 사용한다. 그림 2는 실행화면을 보여준다.

그림2. 합성가스의 정의의 실행화면

3.2 합성가스 제조 공정의 설명

공정의 흐름을 파악할 수 있도록 공정도를 화면에 구성하여 색깔의 변화에 의해 흐름을 보여준다. 또한 제조에 사용하는 납사, 수증기 등의 공정원료의 공급 조건과 유틸리티에 대해 설명하며 조업자에게 전체적인 합성가스 제조 공정에 대한 이해를 도모하는데 중점을 두고 있다.

3.3 장치의 설계조건과 목적

단열개질기, 1차, 2차 개질기 등 여러 가지의 장치의 설계 조건과 설치 목적을 보여주며 장치의 그림과 함께  주요 특성을 알기 쉽게 보여준다.

3.4 제어 시스템

안정된 운전 조건으로 합성가스  제조 과정과 스타트업, 셧다운 그리고 부하 변화 시에도 공장을 안정되게 유지하는 제어 시스템에 대해 설명하고 있다.

3.5 개질기 촉매의 특성

일반적인 촉매의 특성과 스타트업, 정상운전, 셧다운시의 상황에서 조건, 대상 공정에서 발생하는 탄소의 퇴적 등으로 야기되는 문제에 대해 다룬다.

3.6 이상현상

마지막으로 대상 공정에서 일어날 수 있는 중요한 다섯 개의 이상현상에 대해 설명하고 있다. 그림 3은 6장의 이상현상의 한 장면을 보여준다.

그림 3.  이상현상 화면

이상현상은 조업 중에 발생할 수 있는 장치의 비정상적인 작동을 의미하며 이러한 현상을 동화상과 텍스트로 보여주며 동시에 음성으로 설명한다. 따라서 조업자가 실제 조업 하에서 이런 현상이 발생하였을 때 대처하는 방법을 알기 쉽게 보여준다.

4. 결론

멀티미디어와 VR을 이용한 합성가스 제조 공정의 안전교육은 실제 공정을 통한 훈련보다 상대적으로 가격이 싸고 전통적인 교육 방법에서 벗어나 효율적인 훈련을 통해 학습 효과와 응용성을 높일 수 있다. 특히 합성가스 공정에서 P&ID와 이상현상에 대해 동화상을 바탕으로 조업자에게  전체 공정에 관한 정확한 배경 지식을 더욱더 잘 전달할 수 있다. 합성가스 교육 시스템은 현실감과 실제감을 이용하여 공정에 대한 전반적인 이해를 도와주고 운전자의 실수를 감소하여 공정의 안전성을 향상하는 데 있다.

5. 참고문헌

1. 안전신문(1998), □안전보건교육 강화 시급 지적□, 8.24.

2. 박선용, 문 일, : □조업자 교육 시스템의 특성 및 개발□, 화학공업과 기술, 제 12권 제 6호, 1994.

3. 김진경, 장병무, 문 일, □멀티미디어 조업자 교육시스템을 이용한 사고예방,□ 산업안전학회 논문집. 1997.

4. B. M. Chang, S. J. Goh,  I. Y. Jeong, H. T. Kwon  and I. Moon, "Safety Improvement by a Multimedia Operator Education System," Computers chem. Engng Vol. 22, Suppl., pp. S531-S536, 1998