ARC-RISK-004 risk

SIL Target 결정 기준

개정: 2026.06 v1.0

1. 목적

본 코드는 IEC 61511에 따라 LOPA(Layer of Protection Analysis) 결과에서 SIS(Safety Instrumented System)의 SIL Target(목표 SIL)을 결정하는 기준과 절차를 정의합니다.

이 문서는 "위험 분석 → SIS 설계"로 넘어가는 결정 게이트입니다. SIL Target 결정 이후 SIS 설계·검증은 별도 단계입니다.

LOPA → SIS 생명주기

LOPA 절차 → IPL 인정 → PFDavg 계산 → Target SIL ← 현재 → SIS 설계·검증

1.1 SIL 용어 비교 — 반드시 구분

현장에서 가장 많이 혼용되는 세 가지 SIL 개념입니다. 이 문서는 Target SIL(Required SIL)만을 다룹니다.

용어	정의	결정 시점	근거
Target SIL (Required SIL)	LOPA 결과에서 위험 감소를 위해 요구되는 SIL 수준	위험 분석 단계 (LOPA)	허용 위험도 기준 + MEF 계산
Achieved SIL	실제 SIS 설계·구성이 달성한 SIL 수준	SIL 검증 단계	PFDavg 계산 + 구조적 제약 확인
Claimed SIL	제조사·인증기관이 주장하는 기기 SIL 등급	기기 인증 단계	IEC 61508/61511 인증 보고서

Target SIL ≠ Achieved SIL

Target SIL 2가 결정됐다고 해서 SIS가 자동으로 SIL 2를 달성하지 않습니다. Target SIL은 "요구 수준"이며, Achieved SIL은 실제 설계·시험·검증을 통해 확인합니다. 이 두 가지를 혼동하면 안전 기능의 실제 신뢰도를 보장할 수 없습니다.

LOPA → SIL 연결 게이트

이 문서는 LOPA 체인의 최종 결정 단계입니다.
ARC-RISK-001 LOPA 절차 → ARC-RISK-002 IPL 인정 → ARC-RISK-003 PFDavg 계산 → ARC-RISK-004 SIL Target 결정

2. SIL (Safety Integrity Level) 정의

SIL은 SIS(Safety Instrumented System)의 안전 기능이 요구되는 신뢰도 수준입니다. IEC 61511은 저수요 모드 기준으로 SIL 1~3을 정의합니다 (SIL 4는 공정 산업 적용 제외).

SIL 등급	PFDavg 범위	RRF 범위	위험 감소 수준
SIL 1	10⁻¹ ~ 10⁻²	10 ~ 100	위험도 10~100배 감소
SIL 2	10⁻² ~ 10⁻³	100 ~ 1,000	위험도 100~1,000배 감소
SIL 3	10⁻³ ~ 10⁻⁴	1,000 ~ 10,000	위험도 1,000~10,000배 감소

SIL 4 공정 산업 적용

IEC 61511은 공정 산업에서 SIL 4를 원칙적으로 적용하지 않습니다. SIL 4 수준의 위험 감소가 필요하다면 설계 변경(고유 안전 설계, inherently safer design)을 우선 검토해야 합니다.

3. SIL Target 결정 절차

SIL Target 결정 4단계

Step 1 — LOPA 결과 확인
ARC-RISK-001~003 절차를 완료하여 MEF(완화 사건 빈도)와 허용 위험도 갭을 확인합니다.

Step 2 — 필요 추가 위험 감소(RRF) 계산
필요 RRF = MEF(현재) / 허용 위험도
예: MEF = 10⁻³, 허용 위험도 = 10⁻⁵ → 필요 RRF = 100 → SIL 1 이상 필요

Step 3 — SIS 필요 PFDavg 결정
SIS 필요 PFDavg = 허용 위험도 / MEF(기존 IPL 적용 후)
이 값이 속하는 SIL 범위를 확인합니다.

Step 4 — SIL Target 확정 및 문서화
결정된 SIL Target을 SIL 결정 보고서(SIL Determination Report)에 기록하고, SIS 설계·구매·검증의 기준으로 활용합니다.

4. PFDavg → SIL 매핑

LOPA에서 계산된 필요 PFDavg	SIL Target	비고
0.1 이상 (10⁻¹ ≤ PFDavg)	SIL 불필요 또는 비SIS IPL	BPCS 인터록 등으로 충족 가능
0.01 ~ 0.1 (10⁻² ~ 10⁻¹)	SIL 1	단순 SIS SIF, 단일 루프
0.001 ~ 0.01 (10⁻³ ~ 10⁻²)	SIL 2	중복 구성 또는 진단 강화 필요
0.0001 ~ 0.001 (10⁻⁴ ~ 10⁻³)	SIL 3	고도 중복 구성 + 엄격한 관리
0.0001 미만 (10⁻⁴ 미만)	SIL 3 초과 — 설계 변경 검토	공정 산업 SIL 4 미적용 원칙

4.1 계산 예시

SIL Target 결정 예시

시나리오: 반응기 과압 → 폭발 (사망)
허용 위험도: 1×10⁻⁵ /yr

기존 IPL 적용 후 MEF:
IEF(10⁻¹) × PSV(10⁻²) × 운전원 조치(10⁻¹) = 1×10⁻⁴ /yr

필요 추가 위험 감소:
필요 RRF = 10⁻⁴ / 10⁻⁵ = 10
SIS 필요 PFDavg = 10⁻⁵ / 10⁻⁴ = 0.1

SIL Target: PFDavg ≤ 0.1 → SIL 1

결론: 해당 루프에 SIL 1 SIS SIF 설치 필요.
TI = 1년, λDU ≤ 2.28×10⁻⁵ /hr 수준의 기기 선정.

5. SIL 결정 방법론 비교

IEC 61511은 SIL 결정 방법으로 LOPA 외에도 다음 방법들을 허용합니다.

방법	유형	특징	권장 적용
LOPA	반정량	IPL PFDavg 기반 정량 계산. 가장 널리 사용.	일반 공정 산업
위험 그래프 (Risk Graph)	반정성	파라미터 조합으로 SIL 등급 직접 결정. 빠름.	초기 스크리닝
보호 계층 매트릭스	정성	심각도×빈도 매트릭스로 SIL 범위 추정.	간단한 설비
QRA	정량	개인·집단 위험도 완전 정량 계산.	고위험 대형 설비

ArchSafe 권장 방법

ArchSafe Codes는 LOPA 기반 SIL 결정을 표준 방법으로 채택합니다. 위험 그래프는 초기 스크리닝에만 사용하고, SIL 2 이상은 반드시 LOPA로 검증하십시오.

6. SIL Target 결정 시 주의사항

6.1 SIL Target ≠ SIL 달성

SIL Target은 LOPA에서 결정된 "요구 수준"입니다. 실제 SIS가 이 SIL을 달성했는지는 별도의 SIL 검증(SIL Verification)으로 확인해야 합니다. SIL Target 결정과 SIL 달성 검증은 별개 활동입니다.

6.2 단일 SIS가 여러 시나리오를 커버하는 경우

동일 SIS가 여러 LOPA 시나리오에서 IPL로 사용될 때, 각 시나리오의 SIL Target 중 가장 높은 SIL을 적용합니다. 시나리오별 SIL을 합산하지 않습니다.

6.3 구조적 제약 (Architectural Constraints)

IEC 61511은 SIL 달성을 위한 하드웨어 구조(투표 로직, 중복 구성)를 제한합니다. SIL 2 이상에서는 단순 단일 루프(1oo1)만으로는 달성이 어렵습니다.

SIL	일반적 구조	설명
SIL 1	1oo1, 1oo2	단일 루프 또는 1/2 투표
SIL 2	1oo2, 2oo3	중복 구성 + 진단 강화
SIL 3	2oo3, 2oo4	고도 중복 + 엄격한 Proof Test

7. 현장 오류 사례

오류 1 — SIL Target 과대 설정

LOPA 없이 "위험하니까 SIL 3"으로 결정

SIL Target은 LOPA 계산 결과를 기반으로 결정해야 합니다. 과도한 SIL 설정은 불필요한 비용과 복잡성을 야기하며, 유지보수 부담 증가로 실제 신뢰도가 오히려 낮아질 수 있습니다.

오류 2 — 여러 시나리오 SIL을 합산

시나리오 A SIL 1 + 시나리오 B SIL 1 = SIL 2로 계산

SIL은 합산되지 않습니다. 동일 SIS가 여러 시나리오를 커버할 때는 각 시나리오 중 가장 높은 SIL Target을 적용합니다.

오류 3 — SIL Target과 SIL 달성 혼동

"SIL 1 Target이니 SIL 1 인증 기기 쓰면 됨"

기기의 SIL 인증(HW 단위)과 시스템의 SIL 달성(시스템 단위)은 다릅니다. SIL Target을 충족하려면 기기 선택 + 시험 주기 + 설치 조건 + 배선을 포함한 시스템 SIL 검증 계산이 필요합니다.

오류 4 — 조직 허용 위험도 기준 없이 SIL 결정

허용 위험도 기준 없이 "업계 관행으로 SIL 2" 결정

SIL Target은 조직이 사전에 승인한 허용 위험도 기준(예: 사망 10⁻⁵/yr)을 근거로 결정해야 합니다. 허용 위험도 기준이 없으면 LOPA 결과 자체가 무의미합니다. 반드시 조직 내 허용 위험도 기준을 문서화하고 경영진 승인을 받아야 합니다.

8. ArchSafe 실무 체크리스트

SIL Target 결정 체크리스트

☐ 조직 허용 위험도 기준 사전 확인 (경영진 승인 문서)
☐ LOPA MEF 계산 완료 (ARC-RISK-001~003 절차 완료)
☐ 필요 추가 RRF = MEF / 허용 위험도 계산
☐ SIS 필요 PFDavg → SIL 범위 매핑
☐ 동일 SIS 다중 시나리오 커버 시 최고 SIL 적용 확인
☐ SIL Target을 SIL 결정 보고서에 기록 (시나리오·계산 근거 포함)
☐ SIL Target 확정 후 SIL 검증 계획 수립 (ARC-RISK-005 참조)

다음 단계

ARC-RISK-005 — SIS 독립성 원칙

Target SIL 결정 후 SIS 설계 진입점 — 독립성·단일고장·공통원인고장 원칙

9. 참고 표준 및 자료

IEC 61511-1: 공정 산업 안전계장 시스템 — SIL 정의 및 결정 방법
IEC 61511-3: SIL 결정 지침 (LOPA·위험 그래프 방법 포함)
IEC 61508-1: 안전 관련 시스템 — SIL 정의 원본
CCPS "Layer of Protection Analysis": LOPA → SIL 연결 방법론
산업안전보건법 PSM 고시 — SIS 설계 기준