1. 배관의 크기는 어떻게 결정되는가? 무알코올 맥주 생산 플랜트의 주요 장비가 선정되고 Equipment Datasheet 작성까지 완료되었습니다. 이제 맥주 원액을 이송하는 펌프와 저장 탱크, 열교환기를 연결해야 합니다. 이때 설계팀에서 반드시 결정해야 하는 항목이 있습니다. 바로 배관의 구경(Pipe Size)입니다. 예를 들어 생산 공정에서 시간당 10 m³의 액체를 이송해야 한다고 가정하겠습니다. 배관을 1인치로 설치해야 할까요? 아니면 2인치가 적절할까요? 직관적으로는 배관이 굵을수록 유체가 원활하게 흐를 것 같습니다. 실제로 배관 직경이 커지면 일반적으로 유속과 마찰에 의한 압력손실이 감소합니다. 그러나 배관이 커질수록 자재비와 설치비가 증가하고, 배관 내부에 남는 유체의 양이나 세정에 필요..

공정설계가 끝났습니다. PFD를 작성했고, 각 장비의 역할과 물질 흐름을 정리했습니다. P&ID를 통해 배관과 밸브, 계기, 제어 방식까지 구체화했습니다. 그런데 여기서 새로운 질문이 하나 생깁니다. “그래서 이 장비를 실제로 어떻게 만들 것인가?” P&ID에는 장비가 그려져 있지만, 장비의 크기와 재질, 설계압력, 설계온도, 노즐 크기까지 모두 적혀 있는 것은 아닙니다. 예를 들어 P&ID에 다음과 같은 장비가 있다고 생각해 보겠습니다. E-101 Alcohol Condenser 공정에는 분명 필요한 장비입니다. 하지만 이것만 가지고는 제작업체에 장비를 주문할 수 없습니다. 업체는 다시 질문할 것입니다.처리 유량은 얼마입니까?입구와 출구 온도는 얼마입니까?압력은 얼마입니까?어떤 유체입니까?재질은 무엇입..

이번 편은 필자의 사견으로 가장 중요한 편이라고 생각합니다. P&ID, 음식점으로 비유하면 1급 비밀 레시피로도 불리는 P&ID는 실제 Plant가 운전되는데 어떤 운전으로 되는지를 상세하게 표현한 도면입니다.그래서 모든 제조업에서는 PFD도 그렇지만 가장 우선적으로 P&ID가 유출되지 말아야 할 문서라고 말씀드릴 수 있습니다.오늘 P&ID에 대한 이야기를 자세히 풀어보겠습니다.1. PFD가 완성되었다. 그런데 공장을 지을 수 있을까? 지난 Part 43에서는 Beer to Zero Project의 전체 공정을 하나의 PFD(Process Flow Diagram)로 정리했습니다. 원료인 맥주가 들어오고, 저장탱크를 거쳐, 가열되고, 알코올이 분리되고, 증기는 응축되어 회수되고, 최종적으로 무알코올 맥주..

1. 모든 장비의 설계가 끝났다면, 공정도 완성된 것인가? Beer to Zero Project의 설계팀은 지금까지 무알콜 맥주 생산공장의 공정을 하나씩 설계해 왔습니다. 먼저 프로젝트의 기본 개념을 정하고, 맥주에서 알코올을 제거하는 방법을 선정했습니다. 이후 Material Balance와 Energy Balance를 통해 물질과 에너지의 흐름을 계산하고, Process Simulation으로 공정 조건을 검토했습니다. 계산 결과를 바탕으로 Tank, Pump, Heat Exchanger, Condenser, Vacuum System을 설계했습니다. 여기에 CIP System과 Utility Balance까지 검토하면서 공장 운영에 필요한 주요 설계 항목을 구체화했습니다. 각각의 설계 문서만 보면 큰..

1. 수많은 설계 계산은 어떻게 하나의 공정이 되는가? 무알콜 맥주 생산 공장을 설계한다고 가정해 보겠습니다. 원료 맥주가 들어오면 알코올을 분리하고, 분리된 알코올은 별도로 회수합니다. 알코올이 제거된 맥주는 냉각 과정을 거쳐 저장 탱크로 이동합니다. 이 과정에서 펌프는 액체를 이송하고, 열교환기는 필요한 온도를 만들어 주며, 진공 시스템은 분리 공정에 필요한 압력 조건을 유지합니다. 지금까지 우리는 각 장비의 용량을 계산하고, 열교환 면적을 결정하고, 펌프의 양정을 검토하고, 공장에 필요한 Utility를 산정했습니다. 그렇다면 이 모든 장비는 어떤 순서로 연결되어야 할까요? 각 장비에 들어가는 물질의 유량과 온도는 얼마이며, 한 장비에서 나온 물질은 다음 장비에서 어떻게 변화할까요? 이 질문에 답하..

1. 장비를 설계했다고 공장이 완성되는 것은 아니다 무알콜 맥주 생산 공장의 주요 장비가 하나씩 완성되기 시작했습니다. 맥주에서 알코올을 분리하는 장치가 결정됐고, 증기를 회수하기 위한 응축기를 설계했습니다. 액체를 이송할 펌프와 제품을 저장할 탱크도 선정했습니다. 진공 시스템과 CIP(Clean-in-Place) 시스템까지 설계 범위에 포함됐습니다. 이제 각 장비를 연결하면 공장을 가동할 수 있을까요? 아직 아닙니다. 응축기는 냉각 에너지가 필요하고, 증발 공정은 열을 공급받아야 합니다. 펌프와 압축기는 전력을 소비하며, 자동제어 밸브는 압축공기를 필요로 할 수 있습니다. 탱크 내부를 질소로 치환하거나 제품의 산화를 억제해야 한다면 질소 공급 시스템도 검토해야 합니다. CIP 시스템 역시 세척수와 온수..