북미를 제외한 다른 대부분의 국가에서 사용하는 기준은 IEC / CENELEC 이다. IEC(International Electrotechnical Commission)는 넓은 범위의 제품 및 지역분류 기준을 만들었다. CENELEC(European Committee for Electrotechnical Standardization)은 IEC 기준을 기본으로 다른 회원 국가들의 기준들을 일치시키는 합리화 단체이다. CENELEC 마크는 모든 유럽공동체(EC) 국가에서 인정된다.
EC에 포함된 모든 국가들은 제품의 기준과 결선방법에 대한 추가 기준을 확립하는 기관들을 갖고 있다. EC의 각 회원 국가들은 IEC나 CENELEC 기준에 맞춰 제품을 시험하고 승인하는 정부 또는 제3자 인증기관을 보유하고 있다. 결선방법은 CENELEC에 의해 바뀌기도 하는데, 이것은 근본적으로 케이블 및 외장 케이블의 사용과, 외장 케이블 및 전선관의 종류에 관한 것이다. 이 기준들은 하나의 국가에서도 소재지나 시설을 설립한 사람에 따라 변한다. 인증된 기기는 ‘EEx’ 마크를 사용한다.
EC 지침에 의해 승인된 시험기관은 EC 식별 마크를 사용할 수 있다.

CENELEC 회원국
| 오스트리아 |
프랑스 |
라트비아 |
포르투갈 |
| 벨기에 |
독일 |
리투아니아 |
슬로바키아 |
| 키프로스 |
그리스 |
룩셈부르크 |
슬로베니아 |
| 체코공화국 |
헝가리 |
몰타 |
스페인 |
| 덴마크 |
아이슬란드 |
네덜란드 |
스웨덴 |
| 에스토니아 |
아일랜드 |
노르웨이 |
스위스 |
| 핀란드 |
이탈리아 |
폴란드 |
영국 |
(위로)
ATEX
ATEX = ATmospheres EXplosibles
유럽에는 위험 환경에서 사용하는 기기에 대한 생산자와 사용자의 디자인 및 사용에 관한 의무를 기술하는 2개의 지침(directives)이 있으며, 2003년 7월부터 법으로 시행되고 있다.
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의무사항
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법률적 지침
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관련 규약
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생산자
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94/9/EC
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100a
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고용주 (최종 사용자)
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1992/92/EC
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137
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ATEX 지침은 폭발성 분위기에 관해 고용주와 생산자를 위한 최소의 기준을 설정한 것이다. 폭발 위험의 평가를 지도하고 위험을 제거하거나 감소시키기 위해 필요한 조취를 취하는 것은 고용주의 의무이다.
ATEX 지침 94/9/EC, 규약 100a
규약 100a에서는 생산자의 의무사항을 기술하고 있다.
1. 기기 및 보호구의 요구조건은 잠재적 폭발 가능성이 있는 환경에서의 사용을 위한 것이다. (예: 가스 측정기)
2. 안전 및 제어 장치의 요구조건은 잠재적 폭발 가능성이 있는 환경 밖에서의 사용을 위한 것이지만, 기기와 보호장비의 안전한 작동을 위한 것이다. (예: 제어기)
3. 기기의 그룹은 카테고리(category)로 분류된다.
4. 필수 보건안전 조건(Essetial Health and Safety Requirements; EHSRs)은 기기와 시스템의 설계및 구조에 관련된다.
ATEX 지침을 따르기 위해서, 기기는 반드시 다음의 요건들을 갖추어야 한다.
1. CE 마크가 있어야 한다.
2. 필요한 위험지역 방폭인증을 가지고 있어야 한다.
3. 적절한 성능기준에 부합되어야 한다. (예: 가연성 가스 측정기의 EN 61779-1:2000)
4. 위험지역의 등급은 ATEX 지침에서 다시 정의되었다.
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ATEX Category
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허용 인증 형태
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Category 1
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EEx ia
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Category 2
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EEx ib, EEx d, EEx e, EEx p, EEx m, EEx o, EEx q
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Category 3
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EEx ib, EEx d, EEx e, EEx p, EEx m, EEx o, EEx q, EEx n
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기기 표시
ATEX 지침 1992/92/EC, 규약 137
규약 137에서는 고용주의 의무를 기술하고 있다. 2003년 7월부터 새로운 공장은 이 규정을 준수해야 하며, 기존 공장의 경우 2006년 7월부터 이것을 따라야 한다. 영국에서 ‘사용(Use)’ 지침이라고 알려져 있는 이 지침은 위험물질 및 폭발성 분위기 규정(Dangerous Substances and Explosive Atmospheres Regulations 2002; DSEAR)으로, 보건안전청(HSE; Health and Safety Executive)에 의해 실행되었다.
실행 순서

폭발 위험 평가
고용주는 아래의 내용을 포함한 위험 평가를 반드시 수행해야 한다:
1. 폭발 분위기의 가능성
위험지역 분류 (Zone Area Classification)
2. 점화원의 가능성
기기 분류 (Equipment Categories)
3. 가연성 물질의 성질
가스 그룹, 점화 온도(T-등급), 가스, 증기, 연무, 분진
4. 폭발 영향의 규모
인명, 시설, 환경
ATEX 추가 표시

폭발성 분위기의 경고표지
고용주는 반드시 폭발성 분위기가 발생할 수 있는 곳의 입구에 뚜렷이 구분되는 경고표지를 설치해야 한다.

폭발 위험 평가를 할 때, 고용주는 아래의 내용을 설명하는 폭발방지 서류를 준비한다.
1. 폭발 위험의 에측과 평가
2. 지침의 목표를 달성하기 위한 조치
3. Zone으로 구분된 장소
4. 최소 요구조건이 적용될 장소
5. 안전을 고려한 업무 장소와 기기의 설계, 작동 및 유지관리
고용주는 현존하는 폭발 위험 평가와 문서, 또는 다른 단체의 활동에서 작성된 보고서를 결합시킬 수 있다. 이 문서는 중요한 변경, 확장, 개조가 있을 경우에 반드시 개정되어야 한다.
(위로)
위험지역 분류
모든 산업 시설이나 지역의 위험도가 동일한 것은 아니다. 예를 들어, 지하 탄광은 메탄 가스가 항상 존재하기 때문에 최고의 위험지역으로 간주된다. 그러나 가끔씩 메탄 가스를 탱크에 보관하는 공장은 가스 탱크나 그에 연결된 파이프 주변만을 위험 가능성이 있는 지역으로 취급한다. 이런 경우에는 가스 누출이 발생할 수 있는 지역에 대한 예방 조치만이 필요하다.
그러므로 산업 시설에 어떤 통제가 도입되려면, 특정 지역(zone)이 감지된 위험 가능성에 따라서 구분되어 있어야 한다. 위험지역은 다음과 같이 세 가지로 분류된다.
0종 장소 (ZONE 0)
폭발성 가스/공기 혼합물이 지속적 또는 장기간 존재함
1종 장소 (ZONE 1)
시설의 통상적인 가동 중에 폭발성 가스/공기 혼합물이 발생할 가능성이 높음.
2종 장소 (ZONE 2)
시설의 통상적인 가동 중에 폭발성 가스/공기 혼합물이 발생할 가능성이 낮음.
북미에서 가장 많이 사용하는 규정인 NEC 500에서는 ‘Division’이라고 부르는 2개의 위험지역 분류를 사용하고 있다. Division 1은 유럽의 Zone 0와 1이 합쳐진 것과 동일하고, Division 2는 유럽의 Zone 2와 비슷하다.
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지속적인 위험
(>1000 시간/년)
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간헐적인 위험
(>10<1000 시간/년)
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발생 가능한 위험
(<10 시간/년)
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유럽 / IEC
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Zone 0
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Zone 1
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Zone 2
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북미 / NEC 505
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Zone 0
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Zone 1
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Zone 2
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북미 / NEC 500
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Division 1
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Division 2
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(위로)
방폭기기 설계

가연성 분위기에서 전기 장치의 안전한 작동을 보장하기 위하여 몇가지 설계 기준들이 도입되었다. 이 설계 기준들은 위험지역에서 사용하기 위해 판매되는 모든 기기의 제조자들이 반드시 따라야 하고, 그 사용 기준에 대한 적합성이 입증되어야 한다. 마찬가지로, 사용자는 위험지역에서의 사용에 적합하도록 설계된 기기만을 사용해야 하는 책임이 있다.
가스 측정기를 위해 가장 많이 사용되는 두 가지 종류의 방폭구조에는 ‘Ex d’라는 기호를 사용하는 ‘내압방폭(flameproof 또는 explosion-proof)’ 구조와 ‘Ex i ‘라는 기호를 사용하는 ‘본질안전방폭(intrinsically safe)’ 구조가 있다.
내압방폭 구조는 용기 내부에서 가연성 가스 또는 증기가 폭발하였을 때, 용기가 그 압력을 견디며, 접합면이나 개구부 등을 통해서 외부의 가연성 가스 또는 증기에 인화되지 않도록 만든 구조를 말한다. 이를 위하여 내압방폭 기기의 용기나 그 주변에 부착되는 부품들은 내부 폭발에 대하여 손상을 받지 않는 충분한 강도로 설계되어야 한다. 또한 용기 자체의 결합이나 부품의 부착에 따른 틈새의 간격과 길이는 불꽃이 외부 대기로 유출되지 않도록 정확하게 계산되어야 한다.
본질안전방폭 구조는 정상시 및 사고시(예: 단선, 단락, 지락 등)에 발생하는 전기적 불꽃, 아크, 또는 온도 상승에 의해서 주변의 폭발성 가스 또는 증기에 점화되지 않는 것이 확인된 구조를 말한다. 본질안전방폭 기기는 내부 결함이나 연결된 기기의 결함이 있을 때, 불꽃이나 가열에 의해 점화가 발생하지 않도록 회로 및 연결 배선의 최대 내부 에너지를 일정 수준 이하로 낮게 유지시킨다. 본질안전방폭 구조에는 2가지 형태가 있다. 가장 높은 안전성을 제공하는 것으로 Zone 0,1,2에서의 사용이 가능한 Ex ia가 있고, Ex ib는 Zone 1,2에서 사용이 가능하다. 내압방폭 기기는 Zone 1,2에서만 사용이 가능하다.
안전증 방폭(increased safety) 구조는 ‘EX e’로 표시하며, 전기 기기에 부가 수단이 적용된 보호 방법이다. 즉, 정상운전 중에 가연성 가스 또는 증기에 점화원이 될 전기적 불꽃, 아크, 또는 고온 부분 등의 발생을 방지하기 위하여 기계적, 전기적 구조상 또는 온도상승에 대해서 특히 안전도를 증가시킨 구조를 말한다. 이 구조는 통상적인 작동에서 불꽃 또는 아크를 제조하거나 제한된 온도를 초과하게 하는 부품이 없는 기기에 적합하다.
진보된 기준으로 ‘Ex m’으로 표시하는 몰드방폭 또는 캡슐화방폭(encapsulation) 구조가 있는데, 이것은 가연성 가스 또는 증기에 점화시킬 수 있는 전기불꽃이나 고온발생 부분을 일정 규격의 고형물에 의해 밀봉시킴으로써 안전성을 달성하는 구조이다. 현재 생산되는 몇몇 가스 측정기는 각 부분별로 서로 다른 방폭구조를 조합한 설계로 인증을 획득했다.

위험지역별 방폭구조 설계 기준
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Division
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Zone
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방폭 기호
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방폭 구조
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1
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0
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Ex ia
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본질안전방폭 (intrinsically safe)
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Ex s
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특수방폭 (special; specially certified)
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1
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Zone 0에 적합한 방폭구조
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Ex d
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내압방폭 (flameproof)
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Ex ib
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본질안전방폭 (intrinsically safe)
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Ex p
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압력방폭 (pressurized / continuous dilution)
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Ex e
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안전증방폭 (increased safety)
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|
Ex s
|
특수방폭 (special)
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Ex m
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몰드방폭 (Encapsulation)
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|
2
|
2
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Zone 1에 적합한 방폭구조
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Ex n or N
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비점화방폭 (non-sparkling, non-incendive)
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Ex o
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유입방폭 (oil)
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Ex q
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충전방폭 (powder / sand filled)
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최근의 기준에서는 Ex s가 사용되지 않지만, 현재 사용되고 있는 오래된 기기에서는 Ex s를 발견할 수 있다.
(위로)
방폭기기 분류
각기 다른 환경에서 안전하게 사용할 수 있는 기기를 선택하기 위해서는 각 기기별로 사용의 제한성이 정의되어야 하는데, 이를 위하여 기기그룹(apparatus group)과 온도등급(temperature classification)의 두 가지가 널리 사용되고 있다.
전기 장치의 기준(CENELEC)을 위한 유럽 표준 EN 50014에서 정의된 것과 같이, 잠재 폭발위험 분위기에서 사용하는 기기는 두 개의 그룹으로 구분된다.
Group I
가연성 메탄 가스에 민감한 광산용 전기 기기
Group II
가연성 메탄 가스에 민감한 광산용 이외에 잠재 폭발위험 분위기를 가지는 장소에서 사용하는 전기 기기
Group II는 넓은 범위의 잠재 폭발위험 분위기를 포함하며, 위험 수준에 따라 다양한 종류의 가스와 증기를 고려한다. 그러므로, 특정 가스나 증기에서 기기를 사용하려면 요구되는 방폭설계의 특징을 더욱 명확하게 구분해야 하며, 이런 이유로 Group II의 가스들은 59쪽의 표에 나타낸 것과 같이 보다 상세하게 분류한다. 목록에 별도로 구분하여 기재된 아세틸렌(C2H2)은 Group II 가스에 포함되어 있기는 하지만 매우 불안정한 물질로 간주된다. 이 가스는 자주 변화할 가능성이 높다고 생각되기 때문에 별도의 목록에 올려놓았다. 더욱 넓은 범위의 가스 목록은 유럽 표준규격 EN 50014에서 찾아 볼 수 있다.
방폭기기를 위한 온도등급도 가스나 가스 혼합물을 측정하는 기기의 선정에 있어서 매우 중요한 항목이다(혼합 상태에 있는 가스는 항상 ‘최악의 경우’를 고려해야 함). 온도등급은 기기의 어떤 한 부분에 대해서 허용할 수 있는 최고 표면온도와 연관된다. 이것은 접촉될 수 있는 가스나 증기의 점화 온도를 초과하지 않도록 하기 위함이다.
온도등급의 범위는 T1(450℃)에서 시작하여 T6(85℃)까지 내려온다. 인증된 기기는 그것이 사용되는 특정 가스 또는 증기에 따라서 시험되며, 기기그룹과 온도등급 두 가지 모두가 인증서 및 기기 본체에 표시된다.
북미와 IEC에서 사용하는 온도등급 또는 T-코드는 일치한다. 그러나 아래의 그림에서 보는 것과 같이, 북미의 경우에는 IEC와 달리 보다 세분화된 값을 사용하고 있다.
온도 등급

기기 그룹

이물질 침입에 대한 용기 보호
액체나 고체 물질이 기기의 용기(enclosure)에 침입하는 것에 대한 보호 정도를 나타내기 위하여 코드화된 등급체계가 널리 사용되고 있다. 또한 이 등급은 살아있거나 기계적으로 움직이는 부품에 대하여 작업자를 보호하는 것을 포함한다. 이것은 위험지역에서 사용되는 전기 기기를 위한 추가적인 사항일 뿐, 방폭등급에 대한 대체 개념이 아님을 명심해야 한다.
유럽에서는 이물질의 침입에 대한 용기 보호 등급, 즉 ‘Ingress Protection’을 표기하기 위해 영문 알파벳의 첫 글자를 딴 ‘IP’와, 보호 정도를 나타내는 두개의 숫자를 조합하여 사용한다. 첫번째 숫자는 용기 내에 침입하는 고체 물질 및 분진을 방지하는 수준을 의미하며, 두번째 숫자는 용기 내에 침입하는 액체를 방지하는 수준을 의미한다.
예를 들어, IP65의 등급을 가진 용기는 살아있거나 움직이는 부품과의 접촉이나 분진의 침입을 완전히 방지하고, 모든 방향에서 분사되는 물의 침입으로부터 보호된다. 이것은 가스 측정기의 제어부와 같은 용도에 적합하지만, 용기가 전자회로와 같이 발열을 수반하는 내용물을 담고 있을 경우에는 냉각에 대한 고려가 필요하다. 많은 경우에 있어서 2개의 숫자로 표기되는 IP 등급을 사용하고 있지만, 경우에 따라서는 IP653과 같이 IP 뒤에 3개의 숫자를 가진 경우가 있다. 이때 세번째 숫자는 내충격성(impact resistance)을 나타내는데, 그 숫자의 정의는 아래 표와 같다.
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세번째 숫자
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의 미
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|
0
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보호되지 않음
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1
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0.225J의 충격 (150g의 무게를 15cm 높이에서 낙하)
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|
2
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0.375J의 충격 (250g의 무게를 15cm 높이에서 낙하)
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3
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0.5J의 충격 (250g의 무게를 20cm 높이에서 낙하)
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|
4
|
(의미 없음)
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|
5
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2.0J의 충격 (500g의 무게를 40cm 높이에서 낙하)
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6
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(의미 없음)
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|
7
|
6.0J의 충격 (1.5kg의 무게를 40cm 높이에서 낙하)
|
|
8
|
(의미 없음)
|
|
9
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20.0J의 충격 (5kg의 무게를 40cm 높이에서 낙하)
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IP 등급 (IEC / EN 60529)
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첫번째 숫자
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두번째 숫자
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고체에 대한 침투 보호
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IP
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액체에 대한 침투 보호
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|
보호되지 않음
|
0
|
0
|
보호되지 않음
|
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직경 50mm 이상의 물체에 대한 보호
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1
|
1
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수직으로 떨어지는 물방울에 대한 보호
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직경 12mm 이상의 물체에 대한 보호
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2
|
2
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15°각도에서 떨어지는 물방울에 대한 보호
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직경 2.5mm 이상의 물체에 대한 보호
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3
|
3
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60°각도에서 내리는 비에 대한 보호
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직경 1.0mm 이상의 물체에 대한 보호
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4
|
4
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모든 방향에서 분사되는 물에 대한 보호
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방진 (Dust protected)
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5
|
5
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모든 방향에서 분사되는 가압된 물에 대한 보호
|
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내진 (Dust tight)
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6
|
6
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넘치는 바닷물에 대한 보호
|
|
|
|
7
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침수된 상태에서 일정 시간 보호
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|
|
|
8
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압력을 가진 물속에서의 보호
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예: IP67 등급의 용기는 먼지에 대한 완전한 보호와 함께, 침수시 물의 침입으로부터 보호된다.
북미에서는 NEMA 규격에 의해 용기의 보호 수준을 구분한다. 아래 표는 NEMA 등급과 IP 등급을 대략적으로 비교한 것이다.
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NEMA, UL, CSA 등급
|
해 설
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대략적인 IEC/IP 등급
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|
1
|
실내, 내용물과의 접촉으로부터 보호
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IP20
|
|
2
|
실내, 제한적으로, 떨어지는 먼지나 물로부터 보호
|
IP22
|
|
3
|
실외, 비, 진눈깨비, 바람에 부는 먼지나 얼음 피해로부터 보호
|
IP55
|
|
3R
|
실외, 비, 진눈깨비, 먼지나 얼음 피해로부터 보호
|
IP24
|
|
4
|
실내와 실외, 바람에 부는 먼지, 튀기거나 호스로 직접 분사된 물과 얼음 피해로부터 보호
|
IP66
|
|
4X
|
실내와 실외, 부식, 바람에 부는 먼지, 비, 튀기거나 호스로 직접 분사된 물과 얼음 피해로부터 보호
|
IP66
|
|
6
|
실내와 실외, 호스로 직접 분사된 물, 침수시 들어가는 물과 얼음 피해로부터 보호
|
IP67
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|
12
|
실내, 먼지, 떨어지는 흙과 떨어지는 부식성 없는 액체로부터 보호
|
IP54
|
|
13
|
실내, 먼지, 떨어지는 흙과 떨어지는 부식성 없는 액체로부터 보호
|
IP54
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(위로)
안전 무결성 수준 (SIL)
기기에 대한 어떤 인증을 위해서는 그것이 설치되는 작업장 환경에서의 안전성, 즉 기기가 자체적으로 사고를 발생시키지 않을 것인지 여부가 반드시 고려되어야 한다. 이를 위하여 인증 과정에서 기기의 측정 성능이나 안전성에 대한 수준을 표시할 필요가 있다. 안전 무결성 수준(SIL; Safety Integrity Levels)은 어떤 기기에 안전 기능이 요구될 때 그것을 정확히 수행할 수 있을지에 대한 안전성을 고려해 그것을 수치적으로 나타낸 수준이다. SIL은 기기의 개발에서부터 운영에 이르는 모든 과정에서 필요한 조치와 그에 대한 문서화를 요구하고 있다.
(참조: IEC61508 생산자 요구조건, IEC61511 사용자 요구조건)
기기의 종류별로 적용되는 개별적인 규정은 IEC61508로부터 전개된다. 가스 측정기에 적합한 인증은 EN50402:2005(가연성 및 유독성 가스, 증기 그리고 산소 측정와 측정을 위한 전기 기기에 대한 인증)이다. 이 인증은 설치형 가스 측정 시스템의 기능적 안전에 대한 요구조건들을 포함하고 있다.
안전 관리는 위험 요소를 감소시키는 것이다. 모든 작업은 위험 요소를 가지고 있으며, 우리의 목표는 위험 수치를 완전히 0%로 줄이는 것이다. 그러나 현실적으로 이것은 불가능하기 때문에 허용수준단계(ALARP: ‘As Low As Reasonably Practical’)로 수용할 수 있는 위험 수준을 지정한다. 안전한 공장 설계와 그 세부 내용에 대한 결정은 위험을 줄이는데 있어서 중요한 요소가 된다. 안전한 작동 절차는 적절한 유지관리와 함께 위험 요소를 감소시킨다. E/E/PES(Electrical/Electronic/Programmable Electronic System; 전기/전자/프로그램 전자 시스템)는 사고 예방의 마지막 선이다. SIL은 E/E/PES의 안전성을 정량적으로 측정할 수 있는 수단이다. 전형적인 응용으로, 이것은 측정기, 논리 리졸버, 안전 작동/예고로 구성되는 화재 및 가스 측정 시스템과 연관된다.

모든 기기는 고장 모드를 가지고 있다고 인식된다. 중요한 것은 결함이 발생했을 때 이를 감지하고 적당한 조치를 취할 수 있는가 하는 문제이다. 어떤 시스템에서는 기능을 유지하기 위해 덧붙임(redundancy)이 적용될 수 있다. 또 다른 시스템에서는 같은 효과를 위해 자기진단 기능이 사용될 수 있다. 주된 설계 목표는 안전 기능을 행하는 시스템이 고장을 감지해 내지 못하는 상황을 피하는 것이다. 신뢰성과 안전성 사이에는 결정적인 차이가 있다. 신뢰성이 있다고 판단되는 제품이라도 드러나지 않은 고장 모드를 가지고 있을 수 있고, 반면에 고장이 많다고 알려져 있는 기기라도 그러한 작동불능 상태가 거의 발생하지 않거나, 작동불능임을 알리지 못하는 상태가 거의 발생하지 않는다면 더 안전하다고 말할 수 있다.
SIL은 4개 수준으로 구분하여 정의된다. 보편적으로 SIL 수준이 높을수록 수용할 수 있는 고장 모드의 수가 많아진다. 화재 및 가스 측정 시스템에서는 “요구시에 의도된 기능의 수행이 실패할 평균 확률”로 SIL을 정의한다.

현재의 많은 화재 및 가스 측정 제품은 SIL이 도입되기 오래 전에 설계되었기 때문에, 개별적인 평가에서 SIL 수준이 낮거나 SIL 수준에 미달될 수 있다. 이런 문제는 정기검사의 빈도를 높이거나, 해당 시스템에 다른 기술을 결합시키는(그렇게 함으로써, 공통 모드의 고장이 제거된다) 방법으로 SIL 수준을 효과적으로 상승시키면 극복될 수 있다.
안전 시스템이 특정 SIL을 얻기 위해서는 어떤 의도된 기능이 요구될 때 그 기능의 수행이 실패할 평균 확률(PFDavg : Probability of failure on demand)의 합계가 반드시 고려되어야 한다.

SIL 2 요구 조건
PDF(센서) + PFD(리졸버) + PFD(작동장치) < 1X10-2
기기의 설치에 있어서의 SIL은 설계 프로세스의 안전 수준에 맞추어 선택되어야 한다. 설계, 작동, 유지관리 프로세스를 조합한 것은 다른 어떤 산업 프로세스보다 더 중요하며, E/E/PES는 1차적인 안전 시스템으로 검토되어서는 안된다.
(위로)