공직파(2): P&ID란 무엇일까?

공직파는 "공정설계 직무 파헤치기"를 줄인말로, 여러분들께 공정설계 직무가 하는 일이 무엇인지 시리즈로 다룰 예정입니다. 단순 직무에 대한 설명만 있는 것이 아닌, 필자의 경험을 토대로 여러 도전적인 업무를 응용해서 같이 고민해보는 시간이 되었으면 좋겠습니다. 아울러, 여러 선후배 엔지니어 분들의 진심어린 조언과 피드백은 언제나 환영입니다.

 

P&ID (Piping and Instrumentation Diagram)에 대해서

공정설계 성과품 중 하나인 P&ID(Piping and Instrumentation Diagram)는 산업 플랜트 설계, 시공, 운영에 필요한 핵심 정보를 제공합니다. 이 도면은 배관(Pipes), 장비(Equipment), 계기(Instruments), 제어 시스템(Control Systems) 등의 관계를 시각적으로 나타내며, 안전하고 효율적인 공정 운영을 위해 필수적인 역할을 합니다. 이번 글에서는 P&ID의 정의, 주요 구성 요소, 적용 분야, 그리고 PFD(Process Flow Diagram)와의 차이점에 대해 상세히 살펴보고, P&ID 작성 시 고려할 중요한 사항들을 논의하겠습니다.

 

출처 : https://www.edrawsoft.com

 

1. P&ID란 무엇인가?

P&ID는 배관(Pipes), 장비(Equipment), 계기(Instruments), 제어 시스템(Control Systems) 등 공정 시스템의 주요 요소들이 어떻게 상호작용하는지 시각적으로 보여주는 도면입니다. P&ID는 공정 설계뿐만 아니라 시공, 운영 단계에서도 필수적인 도면으로, 공정에서 물질(Materials)과 에너지(Energy)가 어떻게 흐르고, 각 장비와 계기가 어떻게 연결되는지를 상세히 나타냅니다. P&ID는 공정의 흐름뿐만 아니라, 각 장비와 계기, 밸브(Valves) 등이 어떻게 상호작용하는지까지 명확히 보여줍니다.

 

 

2. P&ID의 주요 구성 요소

P&ID에는 다양한 구성 요소가 포함되며, 각 요소는 공정이 안전하고 효율적으로 운영될 수 있도록 중요한 역할을 합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 배관(Pipes): Pipes는 공정 시스템에서 물질을 운반하는 주요 경로입니다. P&ID는 배관의 종류(Type), 크기(Size), 재질(Material), 흐름 방향(Flow Direction) 등을 나타내며, 배관에 연결된 장비와 계기를 상세히 표시합니다.
• 계기(Instruments): Instruments는 공정에서 온도(Temperature), 압력(Pressure), 유량(Flow Rate) 등을 측정하는 장치입니다. P&ID에는 각 계기의 측정 범위(Range)와 기능(Functions)이 나타나 있으며, 이는 공정의 정상적인 운영을 위해 필수적입니다.
• 밸브(Valves): Valves는 공정 시스템 내에서 유체(Fluids)의 흐름을 조절하는 장치입니다. P&ID에는 다양한 종류의 밸브가 표시되며, 각 밸브의 동작 방식(Operation Method), 위치(Position), 기능(Function) 등이 구체적으로 나타납니다.
• 장비(Equipment): P&ID는 펌프(Pumps), 열교환기(Heat Exchangers), 압축기(Compressors), 반응기(Reactors)와 같은 주요 장비를 나타냅니다. 각 장비는 그 위치(Position)와 연결(Connection) 상태를 보여주며, 장비의 운영 원리(Operating Principle)와 사양(Specifications)을 명시합니다.
• 제어 시스템(Control Systems): P&ID에는 공정 제어를 위한 자동화 시스템(Automated Control Systems)도 포함됩니다. 제어 시스템은 제어 밸브(Control Valves), 액추에이터(Actuators), 센서(Sensors) 등을 포함하여 공정이 자동으로 조정되도록 합니다.
• 안전 장치(Safety Devices): P&ID에는 긴급 차단 시스템(Emergency Shutdown Systems), 압력 해제 밸브(Pressure Relief Valves), 화재 억제 시스템(Fire Suppression Systems) 등 공정의 안전성을 보장하기 위한 장치들이 포함됩니다. 이러한 안전 장치는 사고를 예방하고 긴급 상황에서 빠르게 대응할 수 있도록 도와줍니다.

 

3. P&ID의 중요성 및 적용 분야

P&ID는 공정 설계뿐만 아니라 공정의 안전성, 효율성, 경제성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. P&ID의 주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 설계 및 시공 지원(Design and Construction Support): P&ID는 설계 및 시공 단계에서 매우 중요한 역할을 합니다. 공정 시스템의 정확한 설치와 배치를 위해 각 요소의 위치와 사양을 명확히 표시하여 설치 오류를 줄일 수 있습니다.
• 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance): P&ID는 공정이 원활하게 운영되도록 돕고, 문제가 발생했을 때 문제의 원인과 영향을 추적하는 데 유용합니다. 또한 P&ID는 향후 공정의 업그레이드나 유지보수 계획을 수립하는 데 중요한 기준을 제공합니다.
• 안전성(Safety) 확보: P&ID는 공정의 안전성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 안전 장치나 경고 시스템을 정확하게 나타내어 사고 발생 시 신속하게 대응할 수 있도록 합니다.
• 규제 준수 및 검사(Regulatory Compliance and Inspection): P&ID는 산업 규제 및 안전 기준을 준수하는 데 필요합니다. 규제 기관의 검사에서 공정이 법적 요구 사항을 충족하는지 확인하는 데 사용됩니다.

 

4. PFD와 P&ID의 차이점

PFD(Process Flow Diagram)와 P&ID는 모두 공정 설계에서 중요한 역할을 하지만, 목적과 세부 사항에서 차이가 있습니다.

• PFD: PFD는 공정의 전반적인 흐름을 나타내는 고수준의 도면으로, 주요 장비와 연결을 보여줍니다. 그러나 PFD에는 배관, 밸브, 계기 등 세부적인 기계적 요소들이 포함되지 않습니다. 주로 공정 흐름을 간략히 보여주고, 각 유닛 간의 상호작용에 초점을 맞춥니다.
• P&ID: P&ID는 각 요소의 정확한 위치와 연결, 그리고 기능까지 상세히 나타내는 도면입니다. P&ID는 배관, 밸브, 장비, 계기, 제어 시스템 등 공정 시스템의 모든 세부 사항을 포함하며, 이를 통해 공정의 운영을 정확하게 계획하고 최적화할 수 있습니다.

 

5. P&ID 작성 시 고려할 사항

P&ID를 작성할 때 중요한 고려 사항은 다음과 같습니다:

• 정확성(Accuracy): P&ID는 매우 정확한 정보를 제공해야 하므로, 각 요소의 위치, 사양, 기능을 정확하게 표시해야 합니다.
• 기호(Symbols) 표준화(Standardization): 여러 분야에서 사용되는 도면이므로, 기호와 표기법을 표준화하여 혼동을 방지해야 합니다.
• 상호작용(Interaction) 명확화: 각 장비와 계기, 밸브가 어떻게 상호작용하는지 명확히 나타내어야 합니다.
• 안전(Safety) 고려: 안전 장치나 경고 시스템을 정확히 나타내어 공정의 안전성을 보장할 수 있도록 해야 합니다.

 

결론

P&ID(Piping and Instrumentation Diagram)는 공정설계에서 매우 중요한 역할을 하며, 공정 시스템의 안전하고 효율적인 운영을 위해 필수적인 도면입니다. P&ID는 배관, 장비, 계기, 제어 시스템 등을 시각적으로 연결하고, 공정 흐름과 상호작용을 명확히 보여줍니다. 이 도면은 설계, 시공, 운영, 유지보수, 안전 관리 등 모든 단계에서 중요한 역할을 하며, PFD(Process Flow Diagram)와는 다르게 세부적인 요소를 상세히 나타냅니다.

 

P&ID는 공정의 안전성과 효율성을 보장하고, 사고를 예방하며, 향후 운영과 유지보수 시 중요한 참고자료로 활용됩니다. 따라서, 공정설계 담당자는 P&ID 작성 시 정확성, 표준화, 안전성 등을 충분히 고려해야 하며, 이를 통해 공정 시스템이 원활하고 안정적으로 운영될 수 있도록 해야 합니다.

 

결국, P&ID는 공정설계의 핵심 성과물로서, 공정의 성공적인 실행을 위한 중요한 기초가 됩니다. 이를 제대로 작성하고 활용함으로써, 공정의 최적화와 안전성 향상에 기여할 수 있습니다.