여러분들은 화학공장에서 사용하는 도면들 중 몇가지나 알고 계십니까?
제 기억을 더듬어 볼때 3학년이 되어서야 P&ID (Piping & Instrument Diagram), PFD (Process Flow Diagram)이라는 도면이 있다는 사실을 알게 되었으니까 여러분들도 그 정도 지식을 가지고 계실거라 추측해 봅니다만 실제로는 그 종류나 양에서 엄청나게 많은 도면들이 존재하고 실제로 사용되고 있습니다.
지금부터 이 도면의 종류와 용도에 대해 한번 살펴보겠습니다.

1. P&ID (Piping & Instrument Diagram)
Process engineer라면 누구라도 한권씩은 가지고 있어야 하는, 그리고 이책이 닳아 없어질 때 까지 수시로 들여다 보고 또 들여다 봐야 하는 도면입니다. 화학공학을 전공하고 계신분들께는 한마디로 말이 필요없는 가장 중요한 도면이라고 할 수 있습니다만 약간의 설명을 덧붙이자면
- 공정에서 사용되는 모든 equipment, machine은 물론 온도, 압력, 유량, level을 측정하는 instrument가 모두 기입되어 있습니다.
- 이들 기기들을 연결하는 piping의 재질, size, insulation 종류등이 상세히 표기되어 있으며
- control valve의 경우 type (fail open or fail close, etc.)은 물론 interlock 관계로 간략하게 표시되어 있는 P&ID가 많음
- manual로 조작되는 valve (흔히 block valve라고 부름) 종류, 재질, size 등
- 기타 공장운전에 필요한 정보포함 (tower, vessel등의 manhole, nozzle위치는 물론 그 size, tower의 경우 tray의 단수등)

이와같이 공장에 대한 모든 정보를 총망라하고 있는 도면이라고 할 수 있습니다. 잘 만들어진 P&ID의 경우 equipment의 elevation등도 실제 현장상황에 최대한 근접하게 작성됩니다.

한가지 단점이라고 하면 공정내의 운전조건(유량, 온도, 압력조건등)이 표기되어 있지 않아 이것만 가지고 공장을 운전하는 것은 불가능하다는 점입니다.
또한 equipment & machine에 대한 정보도 상당히 제한되어 제공되기 때문에 실제로 그 내용을 파악하기 위해서는 현장에 나가서 확인해 보던지 아니면 다른 상세도면을 참고해야 한다는 점도 또다른 단점으로 꼽을 수 있겠습니다.
이는 입체적으로 생긴 equipment를 평면에 표현하다 보니 nozzle/manhole 갯수, size는 표현이 가능하지만 정확한 위치를 표현하는데는 한계가 있기 때문이겠죠...
욕심을 부리자면 끝도 없겠지만 그만큼 많은 정보를 도면안에 포함하고 있는 만큼 몇몇 불편함은 감수해야 할 것입니다.

아래에 소개한 link는 제가 소개하는 정보에 비해 P&ID에 대한 보다 상세한 정보를 포함하고 있습니다. 한번방문해 보시기 바랍니다.

http://myhome.naver.com/ynee/yhs20-1-50.htm

2. PFD (Process Flow Diagram)
P&ID에 비해 그리 정밀하지 않은 도면위에 유량, 조성, 온도 & 압력조건등 운전에 필요한 정보가 기록되어 있는 도면입니다. 위에서 언급했듯이 P&ID만 가지고는 공장을 건설하고 운전하는 것이 불가능합니다만 PFD가 있으면 다른도면은 처음부터 다시 준비하더라도 공장건설은 물론 운전까지 가능하다고 하는 중요한 도면입니다.
그만큼 회사에서 관리하는 비밀등급 역시 최상위에 속하게 되지요..

화학공장을 건설하는 대규모 프로젝트에서 가장먼저 준비되어야 하는 도면입니다. 이 도면이 준비된 후 equipment는 물론 machine, piping, instrument등의 상세설계가 진행되며 이러한 data들이 충분히 확보된 후 P&ID가 작성되는 것이 보통입니다.
과거에는 이러한 작업을 하기 위해 pilot plant를 건설하여 실제 운전data를 수집하는 등 많은 어려움이 있었으나 지금은 computer기술의 발전 덕택에 simulation을 많은부분 활용할 수 있어 전체 project기간을 상당히 단축할 수 있습니다.

아래의 참고자료도 한번 방문해 보시기 바랍니다.
http://myhome.naver.com/ynee/yhs20-1-30.htm

3. logic diagram
화학공장은 근본적으로는 많은 위험을 내포하고 있기 때문에 운전에 있어서 몇가지 제약조건을 부여하고 있습니다. 온도나 압력이 너무 올라간다든지, 유량이 너무 높다든지하는 어느 특정조건에 도달하게 되면 공장이 자동적으로 가동정지되도록 하여 폭발등의 위기상황을 모면하도록 설정하는 것이지요...
물론 이런 상황들은 사전에 많은 종류의 study를 통해서 (HAZOP study가 대표적) 설정되며 이러한 내용을 체계적으로 정리하여 놓은 도면이 logic diagram입니다. 공장을 안전하게 운전할 수 있게 해주는 중요한 도면이라고 할 수 있습니다.
이렇게 작성된 logic diagram의 내용은 DCS (Distributed Control System)라고 불리는 공정제어용 컴퓨터에 프로그래밍 되어 운전에 활용되게 됩니다.
도면의 특성상 전기회로적인 내용이 많이 포함되어 있어 전기나 전자를 전공한 사람이 작성하는 경우도 있지만 그 내용은 역시 공정운전에 대한 내용인 관계로 화학공학을 전공한 process engineer에 의해 작성되는 경우도 상당히 많습니다.

4. EIP (Equipment Installation Plan)
위에서 언급한 P&ID나 PFD의 경우 입체적으로 건설되는 공장을 평면에 표현한 관계로 실제 기기들이 어느위치에 어떻게 설치되는지 파악하는 것이 불가능한 데 비해 이도면의 경우 한정된 부지내에서 steel structure는 몇층까지 있으며 어느 equipment가 structure의 몇층 어느위치에 설치되는 지를 입체적으로 표시한 도면입니다.
아래에서 소개할 ISOMETRIC drawing까지 포함하게 되면 공장의 실제 모양을 어렴풋이나마 파악할 수 있습니다. P&ID를 볼 때 이 도면을 참조하게 되면 공장운전상황에 대해서도 보다 정확히 파악할 수 있습니다.

5. ISOMETRIC drawing
흔히 줄여서 iso drawing이라고도 부릅니다. piping과 관련된 중요한 도면이며 실제 piping route가 어떻게 구성되는지, 어느위치에 elbow가 몇개 사용되는지, control valve, block valve, 각종 instrument의 실제 위치는 어디인지 등 piping과 관련된 모든 내용을 포함하는 도면이라고 할 수 있습니다.
실제 시공단계에서는 이 도면에 따라 모든 piping들이 제작되기 때문에 철저한 review가 그 전에 이루어져야 하며 설계단계에서는 이 도면은 물론 위에 언급한 각종도면들을 종합적으로 review하여 accessibility, operability등을 검토하는데도 사용됩니다.
요즘은 실제 공장의 축소판이라고 할 수 있는 model plant라든지, PDMS라고 불리는 컴퓨터를 이용한 3차원 graphic model을 많이 활용하는 추세여서 어쩌면 조만간 역사속으로 사라질 지 모르는 도면이라고 할 수 있겠습니다.
수 많은 도면들을 함께 펼쳐놓고 머리속으로 그림을 그리면서 설계를 검토하는 것 보다는 실제 model을 보면서 검토하는 것이 더 쉽기 때문이겠지요...

6. vendor print
실제 기기를 제작하기 위해 납품업체 (vendor)측에서 작성되기 때문에 흔히 이렇게 부릅니다. 기기의 모양, size등이 실제 기기와 동일하게 작성되며 기기제작에 필요한 모든 정보가 총망라됩니다.
예를 들자면 사용재질, nozzle모양, 용접방법, 기기의 체적등의 상세정보들을 모두 포함하고 있습니다. 앞에서 언급했듯이 process와 관련된 많은 정보를 가지고 있는 P&ID의 한계를 보완하기 위해 수시로 참조되는 중요한 도면이라고 할 수 있습니다.

7. 전기관련도면
- Single Line Diagram
- Area Classification Drawing : 방폭/비방폭지역 구분, 방폭등급 표시
- Lighting Plan
- Power Plan
- Cable layout
- Communication System Plan
- Cable Tray Layout Drawing
- Single Wiring Layout Drawing
- Instrument Air Piping Drawing
- Installation Detail Drawing
- Control Panel Arrangement Drawing
- Instrument Cable Schedule
- Loop Diagram

제가 전기를 전공한 사람이 아니라서 모든 전기관련도면을 언급하지는 못했습니다만 기억나는 것만 소개를 하면 위에 언급한 바와 같습니다. 화학공학을 전공한 사람의 입장에서는 회사생활을 하는동안 한번이라도 보게 될 가능성이 있는 도면은 없습니다만 여기에 소개하는 이유는 이런도면도 있다는 정도는 알아둬야 할 것 같아서 간단히 소개만 합니다.
그 중 process engineer에게도 중요하다고 할 수 있는 도면을 꼽으라면 Area Classification Drawing, Loop Diagram등을 들 수 있겠습니다.
화학공장은 폭발성 물질을 많이 다루기 때문에 이러한 지역에서 사용되는 전기기기들의 경우 등급에 맞는 방폭type (explosition proof)의 기기를 사용해야 하며 loop drawing의 경우 logic diagram과 연관된 중요한 도면이라는 정도만 언급하겠습니다.

8. 토목, 건축관련 도면
- 건물 면적 개요
- Layout and Master Plan
- Plot Plan
- Paving Plan
- Paving Section and Detail
- Floor Loading Protection Plan
- 우수 구조물도
- 포장 구조물도
- 철근배근 기준도
- 용접기준도
- Anchor Bolt Detail
- Base Plate Detail
- Stair 부분 상세도
- Ladder 부분 상세도
- Fire Fighting Drawing

여기에도 몇가지 도면종류를 언급했습니다만 간략히 설명드리자면 건물을 짓기 위해서도 도면이 필요하고 도로를 건설하고 포장하려고 해도 도면이 필요하다는 정도로만 이해하셔도 무방할 것 같습니다.
여기에 언급한 도면 중 plot plan의 경우 전체공장 부지내에서 건물및 공정의 배치, 도로의 위치등이 조감도 형식으로 표현되어 있는 도면으로 공장 전체를 한눈에 내려다 볼 수 있는 도면입니다