플랜트 설비 A to Z (11) : Tank와 Vessel의 차이는 무엇인가?

플랜트 산업에서 Tank와 Vessel은 매우 자주 등장하는 대표적인 설비입니다. 현장에서는 두 용어가 혼용되는 경우도 있지만, 설계·제작·운전 관점에서는 분명한 차이가 있습니다.

 

특히 배관도면(P&ID), 장치배치도(Layout), 설계사양서(Data Sheet)를 검토할 때 Tank와 Vessel의 개념을 명확히 이해하고 있으면 설비 목적, 설계 기준, 운전 조건을 더 정확하게 해석할 수 있습니다.

 

이번 글에서는 Tank와 Vessel의 정의부터 구조적 차이, 설계 기준, 실제 플랜트 적용 사례까지 근거 중심으로 정리해 보겠습니다.

 

 

Tank란 무엇인가?

 

Tank는 일반적으로 액체 또는 유체를 저장(Storage) 하기 위한 용기를 의미합니다.

 

가장 핵심적인 목적은 물질을 일정량 저장하고 필요시 공급하는 것입니다. 따라서 운전 조건이 비교적 안정적이며, 대부분 대기압 또는 매우 낮은 압력 조건에서 사용됩니다.

 

대표적인 예시는 다음과 같습니다.

 

• 원료 저장 탱크 (Raw Material Storage Tank)
• 제품 저장 탱크 (Product Storage Tank)
• 소방수 탱크 (Fire Water Tank)
• 폐수 저장 탱크 (Wastewater Tank)

플랜트에서 Tank는 생산공정 그 자체보다 재고(Buffer) 관리와 물류 운영의 역할이 상대적으로 큽니다.

 

 

Vessel이란 무엇인가?

 

Vessel은 보다 넓은 개념의 용기이지만, 플랜트에서는 보통 압력·온도·공정 조건 하에서 유체를 처리하거나 내부 공정 기능을 수행하는 장치를 의미합니다.

 

즉, 단순 저장보다 공정(Process) 기능 수행이 핵심 목적입니다.

 

대표적인 예시는 다음과 같습니다.

 

• Separator Vessel
• Knock-Out Drum
• Surge Vessel
• Flash Drum
• Reactor Feed Vessel

Vessel 내부에는 다음과 같은 내부 구조물이 포함되는 경우가 많습니다.

 

• Demister Pad
• Baffle Plate
• Distributor
• Tray
• Packing

이러한 내부 장치는 유체의 기액 분리, 체류시간 확보, 유동 제어, 물질 전달 효율 향상을 위해 설치됩니다.

 

 

Tank와 Vessel의 가장 큰 차이

 

실무에서는 “저장 목적이냐, 공정 기능이냐”를 기준으로 이해하는 것이 가장 명확합니다.

 

구분	Tank	Vessel
주 목적	저장(Storage)	공정(Process) 수행
운전 압력	대기압 또는 저압	압력 조건 운전 가능
내부 구조	단순 구조	내부 구조물 포함 가능
설계 기준	저장 안정성 중심	압력·온도·공정 조건 중심
대표 기능	재고 관리, 버퍼	분리, 체류, 반응, 유동 제어

 

즉, 모든 Tank는 넓게 보면 용기이지만, 모든 Vessel이 Tank는 아닙니다.

 

 

왜 Tank는 대체로 대기압이고, Vessel은 압력설계가 중요한가?

 

저장 목적의 Tank는 일반적으로 대기와 연결된 상태에서 운전되는 경우가 많습니다. 저장되는 액체의 수위 변화에 따라 내부 압력 변화가 크지 않으며, 주요 설계 고려사항은 다음과 같습니다.

• 액주(static head)
• 내용물 밀도
• 바닥 하중
• 부식 여유(Corrosion Allowance)
• 열팽창

반면 Vessel은 공정 중 압력 상승 가능성을 항상 고려해야 합니다.

 

예를 들어 기액 분리기에서는 유체가 유입되며 압력 변동이 발생하고, 플래시 드럼에서는 감압에 따른 상변화가 일어날 수 있습니다. 이 경우 설계자는 다음 항목을 검토합니다.

• Design Pressure
• Design Temperature
• Relief Scenario
• Mechanical Load
• Fatigue
• Thermal Stress

즉, Tank는 저장 안정성, Vessel은 공정 안전성과 압력 건전성이 설계 핵심입니다.

 

 

구조적인 차이

Tank의 구조적 특징

Tank는 일반적으로 비교적 단순한 구조를 가집니다.

 

주요 구성은 다음과 같습니다.

• Shell
• Roof
• Bottom Plate
• Nozzle
• Manhole

대형 저장탱크는 직경이 크고 높이는 상대적으로 낮은 경우가 많습니다. 이는 저장 효율과 구조 안정성, 유지보수 접근성을 고려한 결과입니다.

 

Vessel의 구조적 특징

Vessel은 운전 압력을 고려해야 하므로 구조적으로 더 복잡해집니다.

 

주요 특징은 다음과 같습니다.

• 원통형 쉘
• Elliptical Head 또는 Torispherical Head
• Internal Support
• Saddle Support 또는 Skirt Support
• Instrument Nozzle
• Internal Devices

특히 압력용기는 응력 집중과 두께 산정이 매우 중요합니다.

 

 

설계 코드의 적용

 

실무에서 Tank와 Vessel의 구분이 중요한 이유 중 하나는 적용 설계 코드가 다를 수 있기 때문입니다.

 

Tank에 주로 적용되는 기준

대표적으로 American Petroleum Institute API 650이 널리 사용됩니다.

 

API 650은 대기압 저장탱크의 설계, 재료, 제작, 검사 기준을 다룹니다.

 

또한 저압 저장탱크에는 API 620이 적용되기도 합니다.

 

Vessel에 주로 적용되는 기준

압력용기에는 ASME ASME Section VIII Division 1이 대표적입니다.

 

이 기준은 다음 항목을 포함합니다.

• 허용응력
• 두께 계산
• 압력시험
• 용접 요건
• 검사 및 인증

즉, 설계 코드만 보더라도 두 설비의 목적 차이를 확인할 수 있습니다.

 

 

현장에서는 어떻게 구분할까?

 

현장에서는 명칭보다 운전 목적과 설계 조건으로 판단하는 것이 더 정확합니다.

 

예를 들어 이름에 “Tank”가 들어가더라도 내부 압력이 존재하고 공정 기능이 크다면 실질적으로 Vessel 성격이 강해질 수 있습니다.

 

반대로 “Vessel”이라 불리더라도 공정상 단순 버퍼 역할이라면 저장 기능이 중심일 수 있습니다.

 

따라서 실무에서는 다음 질문이 중요합니다.

• 무엇을 저장하거나 처리하는가?
• 내부 압력은 어느 정도인가?
• 내부 구조물이 필요한가?
• 공정 기능이 존재하는가?
• 어떤 설계 코드가 적용되는가?

이 다섯 가지를 보면 대부분 구분이 가능합니다.

 

 

실무자가 꼭 알아야 할 포인트

 

설계 검토, 프로젝트, 생산기술 업무에서 Tank와 Vessel을 구분할 때 가장 먼저 확인해야 할 항목은 다음과 같습니다.

1. Design Pressure

압력용기 여부를 판단하는 가장 기본 정보입니다.

2. Operating Temperature

온도에 따라 재질과 허용응력이 달라집니다.

3. Internal Requirement

분리, 체류, 반응 기능이 필요한지 확인해야 합니다.

4. Relief Requirement

PSV 또는 Breather Valve 적용 여부를 검토해야 합니다.

5. Applicable Code

API인지 ASME인지에 따라 설계 접근이 달라집니다.

 

 

결론

 

Tank와 Vessel은 모두 유체를 담는 용기이지만, 설비 목적과 설계 철학이 다릅니다.

 

Tank는 저장 중심 설비이고, Vessel은 공정 기능 중심 설비입니다.

 

이 차이를 이해하면 PFD, P&ID, 데이터시트, Vendor Print를 검토할 때 설비의 역할을 훨씬 빠르게 파악할 수 있습니다.

 

플랜트 엔지니어에게 중요한 것은 단순히 명칭을 외우는 것이 아니라, 왜 이 설비가 Tank인지, 왜 Vessel인지 공정적 관점에서 해석하는 능력입니다.

 

다음 글에서는 플랜트 설비 A to Z 시리즈로 또 다른 핵심 장비를 다뤄보겠습니다.