Part 26. 어떤 기준으로 설계할 것인가 - Code & Standard

설계자는 마음대로 설계하지 않는다

 

앞선 글에서 우리는 설계에 필요한 여러 조건을 하나씩 정했습니다.

 

공장에서는 어떤 원료를 사용할 것인지 결정했고, 얼마나 생산할 것인지 정했으며, 몇 시간 동안 운전할 것인지 결정했습니다. 운전온도와 운전압력도 정했습니다.

 

그리고 설비가 견뎌야 할 Design Pressure와 Design Temperature를 결정했고, 어떤 재질로 설비를 제작할 것인지 Material of Construction까지 정했습니다.

 

그렇다면 이제 이런 질문이 남습니다.

“그런데 이 설계가 정말 맞다는 것은 어떻게 증명하지?”

 

예를 들어 어떤 배관의 두께를 계산했다고 생각해 보겠습니다.

 

엔지니어가 계산해 보니 3.2 mm가 나왔습니다.

 

그렇다면 3.2 mm 두께의 배관을 사용하면 되는 것일까요?

 

그렇지 않습니다.

 

배관은 압력을 견뎌야 하고, 온도 변화에도 견뎌야 하며, 용접과 검사도 이루어져야 합니다. 재질과 피팅, 플랜지, 밸브의 선정 기준도 필요합니다.

 

결국 엔지니어는 자신의 경험만으로

“이 정도면 충분합니다.”

 

라고 말할 수 없습니다. 설계에는 객관적인 기준이 필요합니다. 그리고 그 기준을 만들어 주는 것이 바로 Code & Standard입니다.

 

 

1. Code와 Standard는 무엇인가?

 

먼저 Code와 Standard라는 단어부터 이해할 필요가 있습니다.

 

일반적으로 Standard는 특정 제품이나 설비, 공정, 시험 방법 등에 대해 공통적으로 사용할 수 있는 기술적 기준과 요구사항을 의미합니다.

 

ISO 역시 표준을 전문가들의 합의를 통해 만들어지고 인정된 기관이 승인한 규칙, 지침 또는 특성을 제공하는 문서로 설명하고 있습니다.

 

쉽게 표현하면 다음과 같습니다.

Standard는 “어떻게 해야 서로 같은 기준으로 설계하고 만들 수 있는가?”를 정해놓은 약속입니다.

 

예를 들어 배관을 제작하는 사람이 있고 배관을 검사하는 사람이 있다고 해보겠습니다. 제작자는

“이 정도면 충분히 튼튼하게 만들었습니다.”

 

라고 생각할 수 있습니다. 하지만 검사자는

“무엇을 기준으로 충분하다고 판단하셨습니까?”

 

라고 물을 수 있습니다. 이때 필요한 것이 Standard입니다.

 

 

2. 그렇다면 Code는 Standard와 무엇이 다른가?

 

실무에서는 Code와 Standard라는 단어가 상당히 혼용됩니다.

 

특히 플랜트 엔지니어링에서는 다음과 같은 이름을 자주 접하게 됩니다.

 

• ASME B31.3
• ASME BPVC
• API 650
• API 610
• NFPA
• IEC
• ISO
• ASTM
• KS
• EN

이들을 모두 똑같은 의미의 "규정"이라고 생각하면 곤란합니다.

 

각 문서는 적용 범위와 목적이 다르기 때문입니다.

 

예를 들어 ASME B31.3은 Process Piping에 관한 대표적인 Code입니다.

 

ASME에 따르면 B31.3은 석유정제, 화학, 제약, 반도체, 극저온 플랜트 등에서 사용되는 Process Piping에 적용되며, 배관의 재료, 설계, 제작, 조립, 설치, 검사 및 시험 등에 관한 요구사항을 다룹니다.

 

즉,

“배관을 어떻게 설계하고 제작하고 검사할 것인가?”

 

라는 질문에 대해 상당히 구체적인 기술적 기준을 제공하는 것입니다.

 

 

3. 모든 설비에 하나의 Code를 적용하는 것은 아니다

 

여기서 중요한 엔지니어링 원칙이 하나 등장합니다.

설비마다 적용되는 Code가 다릅니다.

 

예를 들어 공장 안에 다음과 같은 설비가 있다고 생각해 보겠습니다.

 

대상	대표적으로 검토할 수 있는 기준
Process Piping	ASME B31.3
Power Piping	ASME B31.1
Pressure Vessel	ASME BPVC Section VIII
Storage Tank	API 650 등
Pump	API 610 등
Electrical Equipment	IEC, KS 등
Explosion Protection	IEC 60079 등
Welding	ASME, AWS 등
Material	ASTM, ASME Material Specification 등

 

물론 실제 프로젝트에서는 설비의 종류, 사용 유체, 국가, 발주처 요구사항 등에 따라 적용 기준이 달라질 수 있습니다.

 

따라서 설계 초기에는 단순히

“이번 프로젝트는 ASME를 사용합니다.”

 

라고 정하는 것이 아니라,

“어떤 설비에 어떤 Code와 Standard를 적용할 것인가?”

 

를 먼저 정의해야 합니다. 이것을 프로젝트에서는 흔히 Applicable Codes & Standards 또는 Design Codes & Standards와 같은 형태로 관리합니다.

 

 

4. Code & Standard가 중요한 진짜 이유

 

Code & Standard가 중요한 이유는 단순히 계산식을 제공하기 때문만은 아닙니다.

 

설계의 판단 기준을 통일해 주기 때문입니다.

 

예를 들어 A라는 엔지니어가 배관을 설계한다고 생각해 보겠습니다.

 

A 엔지니어는 자신의 경험을 바탕으로 배관 두께를 결정합니다.

 

그리고 B 엔지니어가 같은 배관을 설계합니다.

 

그런데 B 엔지니어는 다른 경험을 가지고 있습니다.

 

결과적으로 두 사람이 서로 다른 설계를 할 수 있습니다.

 

이런 상황은 프로젝트에서 상당히 위험합니다.

 

그래서 Code와 Standard는 엔지니어 개인의 경험을 넘어서는 공통의 기술적 기준을 제공합니다.

 

ASME 역시 Standard를 설계자와 제조자, 사용자 등이 공통으로 사용할 수 있는 기술적 정의와 지침으로 설명하며, 안전성·신뢰성·생산성·효율성 향상을 목적으로 한다고 설명합니다.

 

결국 Code & Standard는 엔지니어에게 다음과 같은 질문에 답할 수 있게 해 줍니다.

• 이 배관의 두께는 얼마여야 하는가?
• 어떤 재질을 사용할 수 있는가?
• 용접은 어떻게 해야 하는가?
• 어떤 검사를 해야 하는가?
• 압력시험은 어떻게 해야 하는가?
• 어떤 설계 조건에서 해당 기준을 적용해야 하는가?
• 어떤 경우에는 추가적인 안전 검토가 필요한가?

 

 

5. 그렇다면 Code만 따르면 설계가 끝나는가?

 

여기서 초보 엔지니어들이 자주 하는 오해가 있습니다.

“Code에 있는 대로 설계하면 되는 것 아닌가?”

 

반은 맞고 반은 틀립니다.

 

Code는 설계에 필요한 중요한 기준을 제공하지만, 하나의 Code가 플랜트 전체를 모두 설계해 주는 것은 아닙니다.

 

ASME도 B31.3을 모든 상황에 적용할 수 있는 하나의 설계 핸드북으로 보는 것이 아니라, 다양한 Process Piping 시스템에 적용할 수 있도록 폭넓은 요구사항과 설계 선택지를 제공하는 Code로 설명합니다.

 

실제 설계에서는 여러 문서가 서로 연결됩니다.

 

예를 들어 Process Piping 하나를 설계한다고 해보겠습니다.

 

먼저 Design Basis에서 다음을 정합니다.

 

Design Pressure = 20 barg

Design Temperature = 80℃

 

그리고 해당 배관에 적용할 Code를 결정합니다.

 

ASME B31.3

 

그다음에는 Material Specification을 통해 배관과 Fitting, Flange, Valve 등의 재질과 Rating을 결정합니다.

 

이후 배관 두께 계산을 수행하고, 배관의 Layout과 Support를 결정합니다.

 

마지막으로 필요하다면 Stress Analysis를 통해 열팽창과 응력 등을 검토합니다.

 

ASME의 B31.3 설명에서도 실제 배관 시스템 개발 과정은 Code 선정 → Design Condition 결정 → 재료 및 압력 등급 결정 → 두께 결정 → 배관 사양 결정 → Layout 및 Support → Flexibility 검토 → 제작·설치 → 검사 및 압력시험과 같은 흐름으로 연결됩니다.

 

즉,

Code는 설계의 출발점 중 하나이지, 설계의 전부는 아닙니다.

 

 

 

6. Regulation과 Code는 또 다르다

 

여기서 한 단계 더 들어가 보겠습니다.

 

플랜트 엔지니어링을 처음 접하면 다음 네 가지를 모두 "규정"이라고 생각하기 쉽습니다.

 

• Law / Regulation
• Code
• Standard
• Specification

하지만 이들은 같은 개념이 아닙니다. 가장 쉽게 구분하면 다음과 같습니다.

 

① Regulation

정부나 법적 권한을 가진 기관이 정한 법적 요구사항입니다.

 

따라서 적용 대상이라면 반드시 준수해야 합니다.

 

② Code

특정 설비나 시스템의 안전한 설계·제작·검사 등에 필요한 기술적 요구사항을 체계화한 문서입니다.

 

③ Standard

재료, 제품, 시험방법, 치수, 성능 등에 대한 공통된 기술적 기준입니다.

 

④ Specification

특정 프로젝트나 발주처가 해당 프로젝트에서 요구하는 구체적인 기술 요구사항입니다.

 

이 차이는 상당히 중요합니다. 왜냐하면 Code와 Standard가 항상 법 그 자체인 것은 아니기 때문입니다.

 

ASME도 자체적으로 발행한 Standard는 원칙적으로 자발적으로 사용하는 것이며, 계약이나 법규에 편입될 경우 의무적인 요구사항이 될 수 있다고 설명합니다.

 

즉,

“ASME B31.3이 있으니까 무조건 법적으로 강제된다.”

 

라고 단순하게 이해해서는 안 됩니다. 프로젝트에서 계약조건으로 지정되거나 관련 법규에서 특정 Code를 요구한다면 그때는 해당 프로젝트에서 사실상 필수적인 설계 기준이 됩니다.

 

 

7. 실제 프로젝트에서는 무엇이 가장 위에 있는가?

 

여기서 엔지니어에게 중요한 것이 하나 있습니다.

 

바로 기준 간의 우선순위입니다. 예를 들어 프로젝트를 시작했다고 생각해 보겠습니다.

 

Client가 요구사항을 제시합니다. 그리고 해당 국가의 법규가 있습니다. 또한 회사의 Engineering Standard가 있습니다. 그리고 ASME, API, IEC 등의 국제 Code & Standard가 있습니다.

 

이 모든 문서를 무작정 동시에 적용하면 오히려 문제가 발생할 수 있습니다.

 

따라서 프로젝트 초기에는 어떤 기준을 어떤 우선순위로 적용할 것인지를 명확하게 정의해야 합니다.

 

일반적인 개념으로 표현하면 다음과 같은 구조로 생각할 수 있습니다.

 

1. Applicable Law & Regulation
2. Client / Contract Requirements
3. Project Design Basis & Engineering Specification
4. Applicable Codes & Standards
5. Company / Engineering Practice

다만 이것은 모든 프로젝트에 똑같이 적용되는 절대적인 법칙은 아닙니다.

 

실제 프로젝트에서는 계약조건, 발주처 요구사항, 국가별 법규, 설비별 Code 등에 따라 우선순위가 달라질 수 있습니다.

 

그래서 프로젝트 시작 단계에서 Code & Standard List와 같은 문서를 만들어 적용 기준을 관리하는 것이 중요합니다.

 

 

8. 대한민국에서 플랜트를 설계한다면?

 

여기에서는 국내 플랜트의 현실적인 이야기를 해볼 필요가 있습니다.

 

한국에서 화학물질이나 가스를 취급하는 플랜트를 설계한다면 단순히 ASME나 API만 확인해서 끝나는 것이 아닙니다.

 

국내 법규와 안전 관련 기준도 함께 검토해야 합니다.

 

예를 들어 산업안전과 관련된 법령 및 기준이 있고, 한국산업안전보건공단(KOSHA)에서는 화학설비, 배관, 압력시험, 안전계장시스템 등 다양한 분야에 대한 KOSHA Guide를 제공하고 있습니다.

 

실제로 KOSHA에서 제공하는 자료에는

• 배관계통의 공정설계
• 화학설비의 압력시험
• 화학설비의 설치
• 배관두께 계산
• 배관 제작 및 설치
• 안전계장시스템
• 공장 및 장치의 안전격리

등 플랜트 설계와 직접적으로 연결되는 기술지침들이 포함되어 있습니다.

 

따라서 국내 플랜트 엔지니어가 설계할 때는 단순히

“ASME B31.3에 맞췄습니다.”

 

라고 끝내는 것이 아니라,

“국내 법적 요구사항을 만족하면서, 프로젝트에서 지정한 Code와 Standard에 따라 설계했습니다.”

 

라는 관점으로 접근해야 합니다.

 

 

9. 실제 설계에서는 Code가 어떻게 사용되는가?

 

이제 실제 엔지니어의 업무를 한번 따라가 보겠습니다.

 

가령 우리가 NH₃ Process Piping을 설계한다고 가정해 보겠습니다.

 

먼저 Design Basis에서 운전 조건을 확인합니다.

 

• Fluid : NH₃
• Operating Pressure : 15 barg
• Operating Temperature : 25℃
• Design Pressure : 20 barg
• Design Temperature : 50℃

그리고 해당 배관에 적용되는 Code를 확인합니다.

 

예를 들어 Process Piping이라면 ASME B31.3이 적용될 수 있습니다.

 

ASME B31.3은 Process Piping의 설계뿐 아니라 재료, 제작, 조립, 설치, 검사 및 시험까지 다루기 때문에 배관 설계의 중요한 기준이 됩니다.

 

그 다음에는 Material Specification을 확인합니다.

 

예를 들어,

Pipe : ASTM 계열 재질
Fitting : 해당 Material Specification
Flange : ASME B16 계열 규격
Valve : 프로젝트 지정 Standard

 

등으로 구체화될 수 있습니다.

 

그리고 배관의 압력과 온도 조건을 기준으로 적절한 Class와 재질을 결정합니다.

 

그 후 배관 두께를 계산합니다.

 

여기서 중요한 점은 엔지니어가 계산식을 직접 만들어 내는 것이 아니라 Code에서 정한 방법론과 제한조건을 사용한다는 것입니다.

 

그리고 계산 결과만 보는 것이 아니라,

 

• Minimum Wall Thickness
• Corrosion Allowance
• Mill Tolerance
• Design Pressure
• Design Temperature
• Allowable Stress
• Fabrication Requirements
• Examination Requirements
• Pressure Test Requirements

등을 함께 검토합니다. 결국 Code는 단순한 "공식집"이 아닙니다.

 

설계 → 제작 → 검사 → 시험까지 연결되는 하나의 기술적 기준 체계라고 이해하는 것이 더 정확합니다.

 

 

10. Code를 적용하는 능력이 곧 엔지니어링 능력이다

 

여기서 한 가지 재미있는 점이 있습니다.

 

엔지니어링 경험이 쌓이면 "Code를 많이 아는 사람"과 "Code를 잘 적용하는 사람"은 다르다는 것을 알게 됩니다.

 

Code를 많이 읽었다고 해서 반드시 설계를 잘하는 것은 아닙니다.

 

중요한 것은 어떤 상황에서 어떤 Code를 적용해야 하는지 판단하는 능력입니다.

 

예를 들어 배관 하나를 설계한다고 해도 다음 질문에 답해야 합니다.

 

이 배관은 어떤 시스템에 속하는가?

어떤 유체를 취급하는가?

어떤 Fluid Service에 해당하는가?

어떤 Design Pressure와 Temperature를 사용하는가?

어떤 Material을 사용할 것인가?

어떤 Code가 적용되는가?

어떤 Standard를 적용해야 하는가?

국내 법규에서 추가로 요구하는 사항은 없는가?

Client Specification에서 별도로 요구하는 것은 없는가?

 

이 질문에 답한 뒤에야 비로소 계산을 시작할 수 있습니다. 그래서 경험 많은 엔지니어는 계산기부터 찾지 않습니다.

 

먼저 기준부터 확인합니다.

 

 

11. Code & Standard는 Design Basis의 마지막 퍼즐이다

 

이번 Part 26에서 다룬 내용을 앞선 연재와 연결해 보면 더욱 명확해집니다.

 

우리는 지금까지 공장을 설계하기 위해 하나씩 질문에 답해 왔습니다.

 

• Part 18 설계의 출발점은 무엇인가? → Design Basis
• Part 19 무엇을 넣고 무엇을 만들 것인가? → Feed & Product Condition
• Part 20 얼마나 생산할 것인가? → Design Capacity
• Part 21 얼마나 오랫동안 운전할 것인가? → Operating Philosophy
• Part 22 어떤 온도와 압력에서 운전할 것인가? → Operating Condition
• Part 23 설비가 얼마나 견뎌야 하는가? → Design Pressure & Temperature
• Part 24 공장을 움직이는 에너지는 어디서 오는가? → Utility Condition
• Part 25 무엇으로 설비를 만들 것인가? → Material of Construction

그리고 이제 Part 26에서 마지막으로 묻습니다.

“그 모든 설계를 어떤 기준으로 판단할 것인가?”

 

그 답이 바로 Code & Standard입니다.

 

 

12. 좋은 설계는 '내 생각'이 아니라 '근거'로 설명된다

 

플랜트 엔지니어링에서 중요한 것은 단순히 결과를 만드는 것이 아닙니다.

 

왜 그렇게 설계했는지를 설명할 수 있어야 합니다.

 

예를 들어 회의에서 Client가 질문합니다.

"왜 이 배관의 두께를 이렇게 선정했습니까?"

 

좋은 엔지니어의 답변은

"경험상 이 정도면 충분합니다."

 

가 아닙니다. 다음과 같은 형태가 되어야 합니다.

"Design Pressure와 Design Temperature를 기준으로 해당 Code의 설계 요구사항을 적용했고, 계산상 필요한 두께에 Corrosion Allowance와 제작상의 고려사항을 반영하여 최종 두께를 선정했습니다."

 

이렇게 되면 설계는 개인의 의견이 아니라 검증 가능한 기술적 판단이 됩니다. 그리고 이것이 바로 엔지니어링에서 Code & Standard가 존재하는 이유입니다.

 

 

마무리 - 설계자는 기준을 만드는 사람이 아니라 기준을 적용하는 사람이다

 

프로젝트를 처음 시작했을 때는 도면부터 그리고 싶어 집니다.

 

배관을 배치하고, 설비를 배치하고, 펌프를 선정하고, 탱크를 그립니다.

 

하지만 실제 엔지니어링은 그렇게 시작되지 않습니다.

 

먼저 질문해야 합니다.

무엇을 설계하는가?

어떤 조건에서 운전하는가?

어떤 재질을 사용할 것인가?

 

그리고 마지막으로,

어떤 기준으로 그것이 올바른 설계라고 판단할 것인가?

 

이 질문에 답하는 것이 Code & Standard입니다.

 

Code와 Standard는 엔지니어의 창의성을 제한하기 위한 규칙이 아닙니다.

 

오히려 서로 다른 엔지니어가 같은 프로젝트에서 하나의 결과물을 만들어낼 수 있도록 하는 공통의 언어에 가깝습니다.

 

ASME B31.3 역시 단순히 배관 두께만 계산하는 문서가 아니라 Process Piping의 설계, 재료, 제작, 설치, 검사와 시험까지 연결하는 체계적인 기준으로 사용됩니다.

 

결국 좋은 엔지니어는 “제가 이렇게 생각했습니다.”에서 끝나지 않습니다.

 

대신, “이 설계는 이 조건을 바탕으로 하고, 이 Code와 Standard를 적용했으며, 그 결과 이렇게 결정했습니다.”라고 설명할 수 있어야 합니다.

 

그 순간 설계는 단순한 도면이 아니라 근거를 가진 Engineering이 됩니다.

 

 

Beer to Zero Project 연재 순서

 

PART 3. Design Basis — 우리가 무엇을 설계하는가

 

• Part 18. 설계의 출발점 - Design Basis란 무엇인가
• Part 19. 무엇을 넣고 무엇을 만들 것인가 - Feed & Product Condition
• Part 20. 하루 100톤을 만들려면 - Design Capacity 결정
• Part 21. 몇 시간 동안 공장을 돌릴 것인가 - Operating Philosophy
• Part 22. 몇 도와 몇 압력에서 운전할 것인가 - Operating Condition
• Part 23. 설비는 얼마나 견뎌야 하는가 - Design Pressure & Temperature
• Part 24. 공장을 움직이는 에너지는 어디서 오는가 - Utility Condition
• Part 25. 무엇으로 설비를 만들 것인가 - Material of Construction
• Part 26. 어떤 기준으로 설계할 것인가 - Code & Standard
• Part 27. 설계의 기준을 하나의 문서로 묶다 - Design Basis 확정