공장이나 플랜트를 걷다 보면 배관이 단순히 목적지까지 가장 짧은 길로 연결되어 있지 않은 경우가 있습니다. 특히 아래 사진처럼 배관이 한 번 위로 올라갔다가 다시 내려오는 U자 형태의 구간을 볼 수 있습니다. 처음 보면 이런 생각이 들 수 있습니다."배관을 그냥 직선으로 연결하면 될 텐데, 왜 굳이 이렇게 돌아가게 만들었을까?" 결론부터 말씀드리면, 이런 배관 형상은 단순히 공간을 낭비하기 위해 만들어 놓은 것이 아닙니다. 배관의 열팽창과 열수축을 흡수하기 위한 '루프(Loop)'입니다. 정확하게는 Expansion Loop, Pipe Expansion Loop, 또는 Thermal Expansion Loop라고 부릅니다. 이번 글에서는 루프관이 왜 필요한지, 배관이 뜨거워지면 실제로 무슨 일이 발생하..

설비의 모양을 정했다면, 이제 무엇으로 만들 것인지 결정해야 한다 프로젝트의 설계가 어느 정도 진행되었습니다. 무엇을 생산할 것인지 정했고, 하루에 얼마나 생산할지도 결정했습니다. 공장은 하루 몇 시간 운전할 것인지 정했고, 각 공정의 온도와 압력도 결정했습니다. 그리고 지난 Part에서는 공장을 움직이는 데 필요한 Utility Condition까지 정리했습니다. 이제 엔지니어링팀에는 또 하나의 중요한 질문이 남습니다. “그래서 이 설비를 무엇으로 만들 것인가?” 탱크를 하나 만든다고 생각해 보겠습니다. 같은 크기의 탱크라도 Carbon Steel로 만들 수도 있고, Stainless Steel로 만들 수도 있습니다. 경우에 따라서는 고합금강이나 Nickel Alloy, 비금속 라이닝 등을 검토해야 할..

공장을 설계할 때 가장 먼저 떠올리는 것은 보통 공정입니다. 원료가 들어오고, 반응이 일어나고, 분리되고, 정제되어 제품이 나갑니다. PFD를 펼쳐놓으면 수많은 장비가 보입니다. Pump가 있고, Compressor가 있고, Heat Exchanger가 있고, Vessel이 있습니다. 그리고 각각의 장비에는 유체가 들어가고 나옵니다. 그런데 여기서 한 가지 질문을 해보겠습니다. 이 장비들은 무엇으로 움직일까요? Pump는 전기가 있어야 돌아갑니다. Heat Exchanger에서 열을 공급하려면 Steam이나 Hot Water가 필요할 수 있습니다. 반대로 공정에서 발생한 열을 제거하려면 Cooling Water나 Chilled Water가 필요합니다. Control Valve를 움직이려면 Instrume..

맥주 공장을 만든다고 했습니다. 우리는 앞선 과정에서 이 공장이 무엇을 만들 것인지 정했고, 하루에 얼마나 생산할지도 결정했습니다. 그리고 공장을 몇 시간 동안 운전할지, 정상적으로 운전할 때 어느 정도의 압력과 온도를 사용할지도 정했습니다. 이제 엔지니어에게 또 하나의 질문이 들어옵니다.“그런데 설비가 꼭 정상 운전조건까지만 견디면 되는 것 아닌가요?” 얼핏 보면 맞는 말처럼 들립니다. 예를 들어 어떤 배관의 정상 운전조건이 8 barg, 40℃라고 해보겠습니다. 그렇다면 배관도 8 barg, 40℃를 견디도록 설계하면 될 것 같습니다. 하지만 실제 플랜트 설계에서는 그렇게 단순하게 결정하지 않습니다. 공장은 항상 정상적인 상황에서만 움직이지 않기 때문입니다. 밸브가 닫힐 수도 있고, 유체가 갇힐 수도..

앞선 글에서 우리는 공장의 설계 용량을 결정했습니다. “하루에 맥주 100톤을 생산한다.” 그리고 그다음에는 또 하나의 질문이 필요합니다. 그 100톤을 어떤 조건에서 생산할 것인가? 공정을 설계한다고 해서 단순히 물질의 흐름과 장비의 종류만 정하면 되는 것은 아닙니다. 같은 유체라도 20℃에서 운전하는지, 80℃에서 운전하는지에 따라 밀도와 점도, 증기압이 달라집니다. 압력 역시 마찬가지입니다. 1 barg에서 운전하는 것과 10 barg에서 운전하는 것은 단순히 압력계의 숫자가 달라지는 문제가 아닙니다. 배관의 크기와 두께, 장비의 설계압력, 펌프의 NPSH, 압축기의 요구 동력, 안전밸브 설정, 플랜지 등급까지 달라질 수 있습니다. 그래서 이제 설계자는 공정의 각 지점에 대해 아주 구체적인 질문을 ..

앞선 Part 20에서는 Design Capacity를 결정했습니다. Beer to Zero Project의 목표 생산량은 하루 100톤입니다. 그러자 한 가지 질문이 남았습니다.“그런데 이 공장은 하루에 몇 시간이나 운전합니까?” 처음 들으면 너무 단순한 질문처럼 보입니다. “공장이니까 당연히 24시간 돌리는 것 아닌가?” 하지만 실제 플랜트 설계에서는 그렇지 않습니다. 공장이 24시간 운전한다고 해서 1년 365일, 하루 24시간 내내 생산하는 것은 아닙니다. 정기적인 유지보수가 필요하고, 설비 점검을 위해 공장을 멈춰야 할 수도 있습니다. 공정 특성에 따라 Startup과 Shutdown에 시간이 필요할 수도 있고, Batch 공정이라면 생산과 생산 사이에 세척이나 준비 시간이 필요할 수도 있습니다..