[플랜트 배관재톺아보기]킹갓제너럴배관엔지니어-2
배관 재료 엔지니어의 역할 #1 - 파이핑 클래스 작성
2주 전에 말씀드린 것처럼, 배관 재료 엔지니어의 역할에 대한 자세한 설명을 이어서 전달드리려고 합니다. 시리즈의 작성에 참고한 Piping Materials Guide에도 가장 중요한 역할 중 하나인 파이핑 클래스(Piping Class)에 대한 설명이 비중 있게 다루어졌지만, 쉽게 이해하기에는 부족한 부분도 있고, 파이핑 클래스가 배관재가 플랜트에 어떻게 쓰이는지 이해하기 위해 상당히 중요한 문서이기 때문에, 오늘은 파이핑 클래스에 대해 Piping Materials Guide보다 조금 더 자세하게 풀어서 설명드리려고 합니다.
파이핑 클래스(Piping Class)의 목적: 배관 시스템(Piping System)의 분류
파이핑 클래스를 통해 분류해야 되는 배관 시스템은 크게 두 가지 유형으로 구분할 수 있습니다.
프로세스(Process) 배관 시스템 – 주요 공정 (main flow) / 부산물 공정 (secondary flow)
유틸리티(Utility) 배관 시스템
배관 시스템의 구성이 표현된 플랜트 설계의 핵심, P&ID (Piping & Instrument Diagram)프로세스 배관 시스템은 우리 몸의 혈관이라고 보시면 될 것 같습니다. 공급받는 원료를 이송하고 다양한 공정 설비(process equipment)를 거치면서 정제되고 생산된 유체(혹은 제품)를 생산 공정의 경계선(battery limit)까지 이송하는 역할을 하는 주요 공정(main flow)의 프로세스 배관 시스템은 우리 몸의 동맥과 같은 역할을 하고, 주요 공정을 거치면서 제품을 생산하는 과정에서 발생하는 부산물을 다른 공정으로 보내거나 재처리하는 과정에 쓰이는 부산물 공정(secondary flow)의 프로세스 배관 시스템은 정맥과 같은 역할을 한다고 보셔도 될 것 같습니다.
유틸리티 배관 시스템도 프로세스 배관 시스템 못지않게 중요합니다. 플랜트의 공정을 구동해서 제품을 생산하기 위해 아래와 같은 요소들이 반드시 필요하기 때문입니다.
공기 및 질소 - 계측 장비에 사용 / 작업자의 조업 활동이나 안전을 위해 필요
물 - 온도 유지가 필요한 공정을 위한 냉각수, 음용수, 다양한 목적으로 사용될 공업용수, 화재 발생 시 사용될 소방용수
증기 - 온도 유지가 필요한 공정
파이핑 클래스(Piping Class) 작성의 기준: Piping Material Specification
배관 클래스를 간단하게 표현하면, 공정이나 유체의 특성에 따라서 적용해야 할 배관재의 성질을 클래스로 묶어서 정리해 둔 것이라고 보면 될 것 같습니다.
가장 극악한 스펙을 요구하는 발주처에서 진행한 어느 프로젝트의 수많은 파이핑 클래스 중 하나어떤 일이든 마찬가지겠지만 무엇인가를 분류하기 전에 어떤 근거로 분류할 것인지 기준이 먼저 필요합니다. 플랜트 공종(정유, 석유화학, 발전, 산업 등등)이나 프로젝트 위치(플랜트가 건설되는 국가의 법규, 지역 특성 등), 발주처의 요구 사항에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 아래와 같은 내용을 근거해서 배관 재료 엔지니어가 작성하게 됩니다.
각 공정이 설계되는 조건 (압력, 온도, 유량, 독성이나 점도 등)
부식이 되는 정도를 고려해서 배관재에 어느 정도 두께를 더할 것인지 (corrosion allowance)
배관 시스템이 어떤 종류의 배관재로 구성되는지
어떤 특수 배관재(strainer, steam trap, hose, hose coupling 등)가 사용되어야 하는지
어떤 재질이 사용되어야 하는지 혹은 사용하면 안 되는지
어떤 용접 방법이 허용되고 테스트는 어떻게 해야 하는지
이 외에도 다양한 내용을 근거로 배관 클래스의 기준이 작성되는데, 작성된 배관 클래스 기준은 업체에 따라 Piping Material Specification(PMS)이라고 부르기도 하고, Basic of Piping Classes라고 부르기도 합니다.
작성된 파이핑 클래스(Piping Class)를 읽어봅니다.
이렇게 기준이 마련되면, 유체의 특성에 따라 적용해야 하는 배관재의 성질을 분류해서 그룹으로 묶고 클래스를 부여하게 됩니다. 아래 표로 예를 들어 설명드리겠습니다.
1SY0W라고 이름을 붙인 이 파이핑 클래스는
재질이 슈퍼 듀플렉스(Super Duplex)인
바닷물(sea water)이 흐르는 배관 시스템이고,
적용되는 온도는 -29℃에서 121℃까지,
적용해야 하는 플랜지의 클래스는 150이고 (플랜지의 클래스 관련 설명이 필요하시면 여기 클릭)
RF 플랜지를 사용해야 하고,
그 외 적용해야 하는 코드나 스펙도 위쪽 테이블에 표시되어 있습니다.
그리고 아래 테이블에는 배관재의 종류 별로 적용해야 하는 상세 스펙이 표시되어 있습니다.
이처럼, 기본 특성 (배관재의 크기 범위, 압력 및 온도 제한, 결합 방법)을 공유하는 각 클래스로 배관 시스템이 분류됩니다.
파이핑 클래스(Piping Class)의 사용: 배관 시스템(Piping System) 설계/구매/검사
작성된 파이핑 클래스는 일련의 과정(공정)을 거쳐서 제품을 생산하는 모든 플랜트의 배관 시스템을 설계하고, 배관재의 공급업체를 선정 및 구매하고, 시공 후 검사하는 프로젝트의 모든 단계에서 활용됩니다. 그러니까, 파이핑 클래스의 작성은 (Piping Materials Guide에서 정의한 것처럼) 배관 시스템을 표준화(standardization)하고 최적화(optimization)하여 프로젝트의 모든 단계에 활용할 배관 시스템의 지침서를 만드는 작업이라고 볼 수 있습니다.
앞서 설명드린 내용이 배관 시스템을 표준화하기 위한 과정이고, 이런 표준화를 통해 일관된 품질과 성능을 가진 배관 시스템을 구축할 수 있습니다. 그리고 배관 시스템을 표준화하는 파이핑 클래스를 작성할 때는 최적화에 대한 고민이 필요합니다.
예를 들어, 구축하려는 배관 시스템의 특성을 덜 반영해서 (최적화가 적으면) 배관재의 종류가 너무 잘게 쪼개지면 (파이핑 클래스의 수가 너무 많아지면) 프로젝트를 진행하는 모든 단계에서 서류 작업이 과다하게 많아지고, 과다한 서류 작업이 불러온 혼란으로 실수도 많아집니다. 반면에 파이핑 클래스가 배관 시스템에 과적합(overfitting)되어 배관 시스템의 특성에 너무 맞춰져서 작성이 되면 파이핑 클래스의 숫자는 줄어들지만, 프로젝트의 수익이 나빠집니다. 왜냐하면 파이핑 클래스를 해석해서 적용할 때는 가장 엄격한 서비스의 특성을 만족하는 가장 비싼 재료를 적용하는 방향으로 해석해야 하므로, 요구 사양이 덜 까다로운 배관 라인도 더 비싼 재료와 더 복잡한 공정을 요구하는 배관재로 구성되기 때문입니다.
쓸데없이 비싼 재료를 사용하는 Gold Plating. 프로젝트 관리에서 절대 하지 말라고 배웁니다.Piping Materials Guide에는 일반적인 Oil & Gas 분리 공정 플랜트에 10 개의 프로세스 파이핑 클래스와 마찬가지로 10여 개의 유틸리티 파이핑 클래스가 있을 수 있다고 언급했지만, 경험 상, 훨씬 많은 수의 파이핑 클래스가 Oil & Gas 분리 공정 플랜트에도 필요합니다. (TOTAL의 해상 프로젝트인 Moho Nord 프로젝트에는 50개가 넘는 파이핑 클래스가 정의되어 있고 PTTGC는 600개가 넘는 파이핑 클래스를 정의했습니다) 당연히 보다 복잡한 석유 화학 플랜트에는 다양한 공정 흐름, 및 더욱 다양한 온도 및 압력 범위를 처리하기 위해 더 많은 파이핑 클래스가 필요합니다. 그래서, 플랜트 건설 프로젝트의 성공적인 수행을 위해 프로젝트의 예산, 품질, 납기에 도움이 되는 방향으로 파이핑 클래스의 최적화를 미세하게 조정하는 배관 재료 엔지니어의 역할이 무엇보다 중요합니다.
파이핑 클래스 외에 배관 재료 엔지니어가 책임지고 진행해야 할 다른 역할들은 다음 주에 이어서 전달드리겠습니다.
좋은 한 주 되세요!!
