Part 6. 기존 공장을 활용할 수 있는가 - Battery Limit 설정

새로운 공장을 지을 것인가, 기존 공장을 활용할 것인가

 

 앞선 Part 1~5에서는 프로젝트의 기본적인 방향을 하나씩 정했습니다.

 

고객의 요청을 확인하고, User Requirement를 정의했습니다.

 

그리고 무알콜 맥주라는 제품을 구체적으로 정의하고, 필요한 생산능력과 공장을 건설할 Site Condition까지 검토했습니다.

 

그런데 여기까지 결정하고 나면 엔지니어 입장에서는 또 하나의 질문이 생깁니다.

 

"그런데 이 공장을 처음부터 전부 새로 만들어야 할까?"

 

예를 들어 고객사가 이미 맥주 생산공장을 가지고 있다고 가정해 보겠습니다.

 

공장에는 이미 전력설비가 있고, 공업용수가 들어오고 있습니다.

 

Steam도 사용할 수 있고, Cooling Water나 Compressed Air, Instrument Air와 같은 Utility도 갖춰져 있습니다.

 

심지어 기존 생산설비 주변에 새로운 무알콜 맥주 생산설비를 설치할 수 있는 공간까지 있다고 해보겠습니다.

 

그렇다면 굳이 새로운 공장을 처음부터 만드는 것보다 기존 인프라를 활용하는 것이 훨씬 경제적일 수 있습니다.

 

문제는 여기서부터입니다.

 

"기존 공장을 어디까지 사용할 것인가?"

 

이 질문에 답하기 위해 필요한 것이 바로 Battery Limit, 즉 BL 설정입니다.

 

 

1. Battery Limit이란 무엇인가?

 

Battery Limit은 간단하게 말하면 하나의 프로젝트 또는 공정설비가 어디까지를 자신의 설계 및 공급 범위로 볼 것인지 정하는 경계입니다.

 

쉽게 표현하면 다음과 같습니다.

"여기까지는 우리가 설계하고, 여기서부터는 기존 공장의 영역이다."

 

예를 들어 새롭게 건설하는 무알콜 맥주 생산설비가 있다고 가정해 보겠습니다.

 

새로운 공정에는 다음과 같은 설비가 필요할 수 있습니다.

 

• Feed Tank
• De-alcoholization System
• Heat Exchanger
• Product Tank
• CIP System
• Pump
• Piping
• Control System

그런데 이 설비를 운전하기 위해서는 외부에서 Utility가 공급되어야 합니다.

 

예를 들어,

 

• Steam
• Cooling Water
• Chilled Water
• Instrument Air
• Nitrogen
• Electrical Power
• Process Water

등이 필요할 수 있습니다.

 

이때 새로운 공정과 기존 공장의 Utility System이 연결되는 지점이 바로 Interface가 됩니다.

 

그리고 프로젝트의 설계 범위를 명확하게 하기 위해 이 연결 지점을 Battery Limit으로 정의합니다.

 

Battery Limit은 단순한 물리적인 선 하나가 아니라, 해당 경계를 기준으로 설계 책임, 공급 범위, 운전 책임 및 인터페이스 조건을 구분하는 기준으로 사용됩니다.

 

 

2. 왜 Battery Limit이 중요한가?

 

Battery Limit을 제대로 설정하지 않으면 프로젝트가 진행될수록 문제가 생깁니다.

 

예를 들어 새로운 무알콜 맥주 공정에서 Steam이 필요하다고 해보겠습니다.

 

프로세스 엔지니어는 이렇게 생각할 수 있습니다.

"Steam은 기존 공장에서 공급해 주는 것으로 하죠."

 

그런데 기존 공장 담당자는 이렇게 이야기할 수 있습니다.

"공급은 가능한데, 기존 Header에서 신규 설비까지 연결하는 배관은 누가 설치하나요?"

 

그러면 또 다른 질문이 발생합니다.

"Steam Header에서 신규 공정까지 배관을 설치하는 것은 신규 프로젝트 범위인가, 기존 공장 범위인가?"

 

그리고 배관을 누가 설계하는지, Valve는 누가 공급하는지, 계측기는 누가 설치하는지, 연결 작업은 누가 수행하는지까지 결정해야 합니다.

 

이러한 경계가 명확하지 않으면 프로젝트 후반부에 Scope Gap이 발생합니다.

 

즉, "나는 그 부분이 네 범위인 줄 알았는데?"라는 상황이 발생하는 것입니다.

 

따라서 Battery Limit은 단순히 도면에 선을 긋는 작업이 아닙니다.

 

프로젝트의 Scope를 정의하고 Interface를 관리하기 위한 출발점입니다.

 

 

3. 기존 공장을 활용한다면 무엇을 확인해야 할까?

 

이제 실제 프로젝트 상황으로 돌아가 보겠습니다.

 

Beer to Zero Project에서 고객사가 기존 맥주공장 부지를 활용하기로 결정했다고 가정하겠습니다.

 

새로운 무알콜 맥주 공정을 기존 공장 한쪽에 설치합니다.

 

처음에는 굉장히 간단해 보입니다.

기존 공장 Utility를 사용하면 되니까 신설 Utility 설비를 줄일 수 있겠네?

 

하지만 엔지니어는 여기서 바로 설계를 시작하지 않습니다.

 

먼저 기존 설비가 실제로 신규 공정의 요구사항을 만족할 수 있는지 확인해야 합니다.

 

대표적으로 다음과 같은 항목을 검토합니다.

 

① Steam

신규 공정에서 필요한 Steam Flow와 Pressure가 기존 Steam Header에서 공급 가능한지 확인합니다.

 

단순히 "Steam이 있다"는 사실만으로는 충분하지 않습니다.

 

예를 들어 기존 Header의 압력이 신규 공정에서 요구하는 압력보다 낮다면 별도의 감압 또는 승압 설비가 필요할 수 있습니다.

 

반대로 기존 Header 압력이 너무 높다면 Pressure Reducing Valve 등을 고려해야 합니다.

 

또한 기존 공장의 최대 생산량 조건에서 Steam Header가 이미 상당한 부하를 가지고 있다면 신규 공정의 추가 부하를 감당할 수 있는지도 확인해야 합니다.

 

② Cooling Water

Cooling Water 역시 마찬가지입니다. 확인해야 할 것은 단순한 유량뿐만이 아닙니다.

 

• Supply Temperature
• Return Temperature
• Supply Pressure
• Available Flow
• Existing Pump Capacity
• Cooling Tower Capacity
• Seasonal Operating Condition

등을 함께 검토해야 합니다.

 

예를 들어 기존 Cooling Water의 설계 온도가 30℃이고 신규 공정에서 25℃의 냉각수가 필요하다면 기존 시스템을 그대로 사용하는 것은 불가능할 수 있습니다.

 

결국 Chiller와 같은 별도의 냉각 시스템을 설치해야 할 수도 있습니다.

 

③ Electrical Power

전기 역시 동일합니다. 기존 공장에 충분한 전력이 들어온다고 해서 신규 설비를 바로 연결할 수 있는 것은 아닙니다.

 

기존 Transformer Capacity와 MCC Capacity, 전력 부하 여유 등을 검토해야 합니다.

 

신규 설비의 Motor Load가 증가하면 기존 전력계통의 Short Circuit Capacity나 보호계전 시스템까지 검토가 필요할 수도 있습니다.

 

 

④ Instrument Air / Nitrogen / Process Water

Instrument Air의 경우에도 Compressor Capacity와 기존 Header의 Pressure 및 사용량을 확인해야 합니다.

 

Nitrogen을 사용하는 공정이라면 기존 Nitrogen Header의 공급 압력과 유량, 저장능력 등을 검토해야 합니다.

 

Process Water 역시 기존 공장의 수처리 설비가 신규 공정의 추가 수요를 감당할 수 있는지 확인해야 합니다.

 

결국 질문은 하나입니다.

"기존 Utility System이 신규 공정의 요구조건을 만족할 수 있는가?"

 

이것이 기존 공장을 활용하는 Brownfield Project의 첫 번째 핵심 검토사항입니다.

 

 

4. Existing Facility를 활용할 때 더 어려운 이유

 

새로운 공장을 짓는 Greenfield Project와 기존 공장을 활용하는 Brownfield Project의 가장 큰 차이는 이미 존재하는 설비를 변경해야 한다는 것입니다.

 

Greenfield에서는 필요한 조건을 처음부터 설계할 수 있습니다. 하지만 Brownfield에서는 기존 설비가 이미 존재합니다. 따라서 신규 공정이 기존 설비의 조건에 맞춰야 하는 경우가 많습니다.

 

예를 들어 기존 Steam Header가 특정 압력으로 운전되고 있다면 신규 공정은 그 조건을 받아들여야 합니다.

 

기존 배관을 활용한다면 배관 Size와 Material, Design Pressure, 연결 방식까지 기존 조건을 확인해야 합니다.

 

더 중요한 것은 기존 도면과 실제 현장이 일치하지 않을 가능성입니다.

 

도면에는 6" 배관으로 되어 있는데 현장에 가보니 실제 배관 Routing이 다를 수도 있습니다.

 

예전에 변경된 Valve가 도면에 반영되지 않았을 수도 있습니다. 사용하지 않는 배관이 아직 도면에 남아 있을 수도 있습니다.

 

그래서 Brownfield Engineering에서는 Field Verification, 즉 현장 확인이 매우 중요합니다.

 

기존 P&ID만 보고 설계하는 것이 아니라 실제 현장을 확인하고 기존 설비와 신규 설비의 연결 가능성을 검증해야 합니다. 실제 Tie-in Point 역시 도면상의 위치만으로 결정하지 않고 현장 확인을 통해 배관 상태와 연결 조건 등을 검증하는 것이 일반적인 접근입니다.

 

 

5. 그래서 Tie-in Point를 결정한다

 

기존 공장을 활용하기로 했다면 다음 단계는 Tie-in Point를 결정하는 것입니다.

 

Tie-in이란 간단하게 말하면,

기존 설비에 신규 설비를 연결하는 작업

 

입니다.

 

예를 들어 Steam을 기존 Header에서 가져온다면 기존 Steam Header의 특정 위치에 신규 Steam Line을 연결해야 합니다.

 

그 지점이 Steam Tie-in Point가 됩니다.

 

Cooling Water도 마찬가지입니다.

 

기존 Cooling Water Supply Header에서 신규 설비로 연결되는 지점을 정하고, Return Line 역시 기존 Return Header에 연결합니다.

 

전기라면 기존 MCC에서 신규 Motor로 전력을 공급하는 Interface가 필요하고, Instrument Air라면 기존 Header와 신규 공정의 연결점을 결정해야 합니다.

 

이를 정리하면 다음과 같습니다.

 

Existing Facility → Tie-in Point → Battery Limit → New Plant

 

이 구조가 만들어집니다.

 

 

6. Battery Limit에는 무엇이 들어가는가?

 

Battery Limit을 설정할 때는 단순히 배관 연결점만 정하는 것이 아닙니다.

 

프로젝트에 따라 다양한 Interface를 정의해야 합니다.

 

대표적으로 다음과 같습니다.

 

구분	주요 검토사항
Process	Feed, Product, Intermediate Stream
Steam	Supply / Return
Cooling Water	Supply / Return
Chilled Water	Supply / Return
Instrument Air	Supply
Nitrogen	Supply
Electrical	Power Supply
Control	DCS/PLC Interface
Drain	Process Drain / Wastewater
Vent	Vent / Exhaust
Fire Water	Fire Protection Interface

 

결국 Battery Limit은 Process, Utility, Electrical, Instrumentation, Piping 등 여러 Engineering Discipline이 함께 관리해야 하는 Interface가 됩니다.

 

특히 여러 계약자나 패키지 공급자가 참여하는 프로젝트에서는 Battery Limit을 명확하게 정의하는 것이 더욱 중요합니다. 인터페이스가 불명확하면 설계 변경, 시공 충돌, Commissioning 지연 등으로 이어질 수 있기 때문입니다.

 

 

7. Battery Limit을 정하면 설계 범위가 보인다

 

이제 Battery Limit을 정했다고 해보겠습니다. 예를 들어 Steam의 Battery Limit을 다음과 같이 정의합니다.

 

기존 Steam Header의 신규 Branch Connection Point

 

그러면 그 지점을 기준으로 업무 범위를 나눌 수 있습니다.

 

기존 공장 측

• Existing Steam Header
• Existing Steam Network
• Existing Boiler
• Existing Steam Generation System

 

신규 프로젝트 측

• Tie-in 이후 신규 Steam Piping
• Control Valve
• Pressure Control System
• Steam User Equipment

이렇게 경계를 명확하게 만들면 "누가 무엇을 설계하고 설치해야 하는가"가 훨씬 명확해집니다.

 

그리고 이것이 바로 Scope Definition입니다.

 

 

8. 그런데 Battery Limit은 고정된 선이 아니다

 

여기서 한 가지 중요한 점이 있습니다.

 

Battery Limit은 프로젝트 초기에 정했다고 해서 무조건 변하지 않는 것은 아닙니다.

 

설계를 진행하다 보면 기존 설비가 신규 공정의 요구사항을 만족하지 못하는 경우가 발견될 수 있습니다.

 

예를 들어 기존 Cooling Water System을 조사했더니 여유 유량이 충분하지 않았다고 해보겠습니다.

 

그러면 선택지는 여러 가지가 있습니다.

 

• Option 1. 기존 Cooling Water 사용량을 줄인다.
• Option 2. 기존 Cooling Water Pump를 증설한다.
• Option 3. 신규 Cooling Water System을 별도로 설치한다.
• Option 4. Chiller System을 추가한다.

이렇게 설계가 변경되면 Battery Limit과 Interface도 함께 변경될 수 있습니다.

 

따라서 Battery Limit은 초기에 명확하게 정의하되, 변경이 발생하면 체계적으로 관리해야 하는 Engineering 기준선이라고 이해하는 것이 좋습니다.

 

기존 공정의 설비나 배관, 운전조건을 변경하는 경우에는 변경의 기술적 근거와 안전 영향 등을 검토하고 관련 정보를 업데이트하는 Management of Change(MOC)가 중요합니다. OSHA의 PSM에서도 기존 공정의 변경에 대해 기술적 근거, 안전·보건 영향, 절차 변경 및 승인 등을 검토하도록 요구하고 있습니다.

 

 

9. 결국 Battery Limit은 "공장의 경계"가 아니다

 

처음 Battery Limit을 접하면 흔히 이렇게 생각하기 쉽습니다.

"아, 그냥 공장 부지를 나누는 선이구나."

 

하지만 실제 Engineering에서는 조금 더 복잡합니다.

 

Battery Limit은 단순한 공간적 경계가 아니라,

 

• Process의 경계
• Utility의 경계
• 설계 책임의 경계
• 공급 범위의 경계
• 운전 책임의 경계
• Interface의 경계

를 정의하는 기준입니다.

 

그래서 Battery Limit을 제대로 설정하면 이후의 PFD, P&ID, Equipment List, Line List, Utility Summary, Plot Plan, Electrical Load List 등 다양한 설계 문서의 Scope가 자연스럽게 정리됩니다.

 

 

10. Beer to Zero Project의 Battery Limit

 

다시 Beer to Zero Project로 돌아가겠습니다. 고객사는 기존 맥주공장을 가지고 있습니다.

 

우리는 이 공장의 일부를 활용하여 새로운 무알콜 맥주 생산시설을 건설하려고 합니다.

 

그렇다면 가장 먼저 해야 할 일은 기존 공장의 모든 설비를 그대로 사용하는 것이 아닙니다.

 

먼저 다음 질문을 던져야 합니다.

"기존 공장에서 어디까지 활용할 것인가?"

 

그리고 각각의 Utility와 Process Stream에 대해,

• 어디에서 공급받을 것인지
• 어디까지 기존 설비를 사용할 것인지
• 어디부터 신규 설비인지
• 연결 지점은 어디인지
• 누가 설계하고 설치할 것인지
• 기존 설비에 어떤 영향이 발생하는지

를 정의합니다.

 

이렇게 하나씩 경계를 만들어 나가면 결국 하나의 그림이 완성됩니다.

 

• Existing Facility 
• Tie-in Point 
• Battery Limit
• New Beer to Zero Plant

이제야 비로소 새로운 공장의 실제 설계 범위가 보이기 시작합니다.

 

 

공장을 설계하기 전에 경계를 먼저 정한다

 

공장 설계라고 하면 보통 Reactor, Tank, Pump, Heat Exchanger 같은 장비부터 떠올리기 쉽습니다.

 

하지만 실제 프로젝트에서는 장비를 선정하기 전에 먼저 해야 할 일이 있습니다.

 

"우리 프로젝트의 범위는 어디까지인가?"

 

그리고 기존 공장을 활용하는 Brownfield Project라면 이 질문은 더욱 중요합니다.

 

기존 설비를 얼마나 활용할 것인지에 따라 신규 설비의 규모가 달라지고, Utility System의 증설 여부가 결정되며, 배관과 전기, 계측 설계의 범위까지 달라집니다.

 

결국 Battery Limit은 단순한 선 하나가 아닙니다.

 

프로젝트의 경계를 정의하고, 기존 공장과 새로운 공장을 연결하는 Engineering Interface입니다.

 

Beer to Zero Project는 이제 기존 공장의 어느 부분을 활용할 것인지 결정했습니다.

 

그렇다면 다음 질문이 자연스럽게 이어집니다.

"이 공장을 실제로 건설해도 되는가?"

 

아무리 좋은 공정이라도 투자비가 지나치게 크거나, 기존 인프라를 활용할 수 없거나, 예상 생산량에 비해 경제성이 떨어진다면 프로젝트는 다음 단계로 넘어가기 어렵습니다.

 

다음 편에서는 이 질문에 답하기 위해 Beer to Zero Project의 Feasibility, 즉 사업 및 기술적 타당성 검토를 진행해 보겠습니다.

 

 

Beer to Zero Project 연재 순서

 

PART 1. 프로젝트의 시작 — 고객의 요구를 정의하다

 

• Part 1. 고객사 요청 접수 - 프로젝트의 시작
• Part 2. 고객이 원하는 것은 무엇인가 - User Requirement 정의
• Part 3. 무알콜 맥주를 어디까지 만들 것인가 - Product Specification
• Part 4. 하루에 얼마나 생산할 것인가 - 생산능력 결정
• Part 5. 공장을 어디에 지을 것인가 - Site Condition 검토
• Part 6. 기존 공장을 활용할 수 있는가 - Battery Limit 설정
• Part 7. 이 프로젝트, 정말 가능한가 - Feasibility 검토
• Part 8. 어떤 방식으로 알코올을 제거할 것인가 - Process 선정