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PLANT LAYOUT
목 적
CHEMICAL PLANT를 주로 하여 ETHYLENE이나 AMMONIA PLANT와 같은 가연성 및 독성유체를
취급하는 대형 PLANT를 대칭 하여 검토, 분석하고 일반적으로 행하는 PROPOSAL WORK 및
ACTUAL JOB의 LAYOUT의 결정과 동시에 PLANNING STUDY에 대한 지침이 되도록 한 것이다.
1) ETHYLENE 및 AMMONIA PLANT를 BASE로 하여 작성하였으므로 일반적인 PLANT LAYOUT에
는 잘 맞지 않을 수도 있기 때문에 JOB 수행에 있어서는 JOB 특정사항을 결정하고 OWNER 요구사
항을 반영한 후에 LAYOUT을 결정해야 한다.
주된 JOB 특정 사항으로서 다음 내용이 있다.
가) 해외 PLANT의 경우 국내법규에 해당하는 국제 법규 참조.
국내의 경우 소방 법 등의 법규를 따라야 한다. 필요에 따라 시,도,청에서 공포된 것이 있다.
나) 자연현상온도, 바람, 지진, 강우량, 모래 등
다) 작업범위건물, 현장공사, 건설기계 등
라) OWNER 요구소음, 폐기물, 수송 등
2) LAYOUT 결정에 즈음해서는 PIPING DESIGN을 분리해서 생각할 수는 없다.
배관설계기준
PIPING DESIGN MANUAL FOR RACK PIPING
PIPING DESIGN MANUAL FOR TOWER PIPING
PIPING DESIGN MANUAL FOR UNDERGROUND PIPING
LAYOUT STUDY의 PHILOSOPHY
1) 지식 및 판단 법
LAYOUT STUDY는 용이한 것 같으나 실제로는 대단히 어려운 것이다. 왜냐하면 이 STUDY가 그 후에
행하여지는 상세설계, 현장설계, MAINTENANCE 및 운전상의 양부에 영향이 있다. 바꾸어 말하면 경제
적인가, 안전성은 충분한가, 또 조작이 쉬운가 하는 것으로 된다.
LAYOUT에 대한 많은 관련법규는 모두 안전성으로 연결되는 것으로서 이들 법규를 무시하는 것은 절
대로 허용되지 않는다.
따라서 LAYOUT STUDY에 대하여 우리들은 우선 안전성을 기반으로 하여 경제성, 조 작성 및 미관이
동시에 고려해야만 한다.
2) 안전
안전에는 크게 나누어 2가지가 있다.
첫째는 PLANT내에 대한 것과 PLANT외에 대한 것이 있다.
가) PLANT내에서의 안전대책으로는 대략 다음의 것들이 생각된다.
① 도로, 조작용 통로의 확보(폭 및 높이)
② LADDER, 계단, PLATFORM의 확보(구조 및 SIZE)
③ 각 장치, 기기간의 적정간격(MIN. 거리)
④ 방폭벽, 방 유제의 설치(구조 및 SIZE)
⑤ 소방설비의 설치(위치 및 종류)
나) PLANT외에 대한 안전 확보로서는 대략 다음과 같은 것이 있다.
① 주거 등에 대한 적용간격(폭발, 화재, 지진 등에 대한 MIN. 거리)
② PLANT 면적의 규제(면적 율)
③ 소음규제(음량제한)
④ 배출 GAS 규제(성분 및 양)
⑤ 배출 액의 규제(성분 및 양)
이상의 항목에 대한 수적 기준은 각종 법규에 의해 정해져 있다.
3) LAYOUT STUDY의 조건
PLANT를 완성하여 SMOOTH한 운전을 하기까지에는 많은 일의 STEP이 있다.
LAYOUT STUDY도 이중의 ONE STEP이다. 더욱이, 기본적으로 최종 과정까지를 다른 STEP과 연
결을 빈틈없이 하여 상호의 적정한 연관을 사전에 고려하여 경제적으로 매듭짓는 것이 중요하다.
이하 고려해야 할 항목은 아래와 같다.
가) 설계상의 조건
① 기상조건(온도, 우량, 적설, 풍속 및 방향, 지진의 유무 등)
② 입지조건(고지대 또는 저지대, 사막, 해안 등)
③ 적용법규의 조사(특히 LOCAL RULE)와 그 REQUIREMENT
④ 손해보험의 적용확인과 그 REQUIREMENT(설비거리 및 소방설비)
⑤ 원료수입 시, 제품반출 시, UTILITY의 공급 및 배수위치와 방향의 확인
⑥BATTERY LINE 주변의 조건(창고, 사무소, 조명철탑 등)
⑦장래의 EXTENTION의 유무확인
나) PROCESS 상의 REQUIREMENT
① GRAVTY FLOW에 대한 기기의 높이 관계
② 자연순환 LINE에 대한 기기의 높이 관계(BOILER, REBOILER 등)
③ 유체상으로 최소거리를 유지하는 기기(중합하는 것, 고체로 결정(結晶)하는 것)
다) 건설상의 조건
① 대형기기의 운반 및 설치방법 확인(대형 TRUCK, CRANE SYMBOL 등)
② 지반의 내력확인(기초 PILE의 유무, 지반개량 등)
③ 현장 조립공사 용지의 확보
④ 건설순서의 파악(매설 물과 기기운반의 관계)
⑤ 인접 PLANT에 대한 영향고려
라) 운전상의 조건
① OPERATOR의 질(사람수, 여성 등)
② 작업빈도(CONTROL ROOM에서의 왕복빈도, 청소의 빈도 등)
③ 분석 필요개소의 조사(분석실의 설치, SAMPLING POINT등)
④ 운전은 NORMAL시 뿐만 아니라 비상시에 대한 대책(통로, 세면설비 등)
마) 운반 및 보전상의 조건
① 원료의 반입 및 제품의 반출방법(TRUCK, 철도, 선박 등)
② 약품, 윤활유의 HANDLING
③ 촉매의 HANDLING
④ 분해, 수리 혹은 제거, 운반방법(TUBE 빼냄, PUMP 해체 등)
바) 경제상의 조건
① 설계적으로는 PROCESS FLOW의 이동을 적게 하여,이동거리의 단축을 추정 병행하여 취급의 최소
화를 기할 것
-PLANT를 분할하지 말 것
-PLANT AREA는 최소로 할 것
-CRITICAL PIPE를 가장 짧게 할 것
(대구 경 합금강판, GRAVITY FLOW LINE, PUMP SUCTION LINE etc.)
② 공간이용 즉, 기본적으로 봐서 LAYOUT가 PROCESS 및 그것에 연관하는 여러 가지 공간, 3차원적
배열을 의미하고 다만 지상뿐만 아니라 STRUCTURE나 VESSEL의 위에 이르기까지 유효하게 활
용하는 것이 보다 경제성을 확보한다.
③ RUNNING COST의 절감에는 원료에서 제품에 이르는 과정의 혼란을 없애고 PROCESS, FLOW의
순서에 따라 이동할 것.
LAYOUT 결정의 방법
1) 집합의 조건
LAYOUT의 결정은 총합적인 견지에서 행하지 않으면 안 된다. 따라서 담당자만으로 전에 걸친 자료를
수집, 분석 검토하는 것은 상당히 어렵고 그래서 관계 있는 사람의 협력이 필요하게 된다.
가) 같은 형의 PLANT 경험자에게서 정보수집
나) 같은 환경(동일고객, 같은 나라)의 경험자에게서 정보수집
다) PROCESS ENG’R, OPERATOR에서의 정보수집
2) BALANCE의 조건
안전성, 경제성, 조작성의 3가지 기본이 BALANCE가 잘 고려되어 있는 것. 지나칠 정도의 경제성 추구
로 OPERATION 통로를 없앤다든지 기기의 REPAIR를 불가능하게 하든지 또는 소음이 심한 것에
SILENCER를 설치하지 않는다고 하는 것은 BALANCE가 맞지 않아 좋은 LAYOUT라고는 말할 수 없
다.
3) LEVEL의 조건
계획하고 있는 LAYOUT가 그 시점에서 LEVEL이 높은 것일 것.
작은 것이라도 과거의 유사 PLANT에 비해 최신의 DATA로서 어딘가 개선되어 있어야겠다.
법규 및 규격
LAYOUT의 결정에 있어서 구 JOB에 어떠한 법규, 규격 등이 적용되는가를 확실하게
파악 해야 한다.
다음에 국내를 중심으로 한 제 법규의 LAYOUT 관련 항목을 열거한다.
1) 고압가스 취급 법
가) 액화석유 GAS 보완규칙
나) 일반고압 GAS 보완규칙
다) COMBINAT 지역의 보안에 관한 기준
라) 고시(보안거리의 준칙)
2) 소방 법
가) 소방법규
나) 위험물의 취급에 관한 시행령
다) 위험물의 규제에 관한 시행규칙
라) 시설기준(소방시설의 설치, 유지 및 위험물 제 조소 등 시설의 기준 등에 관한 규칙)
3) 건축기준법
가) 건축기준법
나) 건축기준법 시행령
4) 노동안전위생 규칙
5) 공장 전기설비 방폭지침
6) 소화전 설비규칙(손해보험료 산정 회)
7) GENERAL RECOMMENDATIONS FOR SPACING
(OIL INSURANCE ASSOCIATION)
8) 공장입지 법
가) 공장입지법의 시행령
나) 공장입지 법 시행규칙
다) 공장입지에 관한 준칙
PLOT PLAN
PLOT PLAN이란 어느 PROCESS 장치에 대하여 그에 필요한 모든 기기설비를 배치한 DWG을 말하
며 이 PLOT PLAN에 의해 다음의 ENG’G 업무를 수행할 수가 있다. 그러므로 어느 PLANT의
PLOT PLAN을 작성한다는 사실은 그 PROCESS PLANT 건설의 START이며, 양호한 PLOT 배치야
말로 그 PROCESS PLANT의 우열을 결정하는 KEY POINT가 된다고 할 수 있겠다.
PLOT PLAN을 결정하기 위하여 기본적으로 고려해야 할 사항은 다음과 같다.
경제적일 것
ENG’G 업무의 근본적인 목표는 연구, 실험 등에 의한 결과에 경제적인 가치를 부여하는 작업이라 할
수 있는데, 특히 PLOT PLAN 결정에는 경제성을 검토해야 한다. 가급적 적은 부지면적, 각종 설비비(재
료비, 동력비)가 적게 들도록 검토되어야 한다.
미관이 좋고 조작이 쉬울 것
복잡한 배치는 결국 미관에도 나빠서, 조작에도 불편한 것은 당연한 것이다. 가급적 FLOW에 따라 일관
성 있게 배치하여 조작이 용이하게 해야 한다.
안전성이 있을 것
아무리 경제성이 있고 우수한 제품을 생산하는 공장이라도 안전성이 없으면 가치가 없는 것이다. 따라
서 각종 안전대책, 법규 등에 따른 배치가 되어야 한다.
이상의 기본적인 개념은 모든 PROCESS PLANT의 PLOT PLAN 결정시 염두에 두고 그 PROCESS 특
성 및 下記 자료를 참고하여 PLOT PLAN을 검토 작성하여야 한다.
JOB INSTRUCTION
계약의 개요
SITE의 기상조건
PROJECT의 방침
PROCESS FLOW DIAGRAM
PROPOSAL 자료
각종 설비 설계자료, 기기의 조건 등
관계 법규(소방 법, 건축법 등)
PLANNING DESIGN
ROUTING STUDY
배관도, 즉 상세설계도의 작성을 위한 기초작업으로 PIPING & INSTRUMENT FLOW DIAGRAM(P
& I FLOW DIAGRAM) 및 UTILITY FLOW DIAGRAM에 의하여 PLOT PLAN 상에 각 기기에 대한
주요 배관의 LAYOUT을 개략적으로 기입하여 다음과 같은 항목에 대하여 중점적인 STUDY를 행한
다.
PLOT PLAN STUDY
배치상의 경제성, 미관상의 고찰 및 설치 작업상에 대한 고찰 등 PLOT PLAN의 STUDY를 행한다.
MAIN PIPE RACK ROUTING
PROCESS 및 UTILITY LINE의 MAIN RACK에 대한 ROUTING STUDY 및 RACK SPA
결정, LOADING DATA를 산출한다.
MAJOR STRUCTURE STUDY
구조 및 치수에 대한 STUDY를 행한다.
UNDER GROUND PIPING STUDY
UNDER GROUND PIPING에 대한 ELEVATION 및 배관의 ROUTE 결정 및 PLANT의
우수, 배수처리에 대한 STUDY를 행한다.
ELECTRIC CABLE DUCT의 ROUTING STUDY
INSTRUMENT DUCT의 ROUTING STUDY
BATTERY LIMIT CONNECTION
FIRE FIGHTING STUDY
PLANT 내의 안전성 및 화재 時에 대한 고려
기타 실행예산의 기초 자료나 BULK B/M TAKE OFF 작업에 필요로 한다.
ROUTING STUDY에 필요한 자료로써 구비해야 할 것은 다음과 같다.
JOB INSTRUCTION
PROCESS FLOW DIAGRAM
UTILITY FLOW DIAGRAM
EQUIPMENT LIST
SKETCH DRAWING
PLOT PLAN
KEY PLAN
OTHER INFORMATION
EQUIPMENT NOZZLE ORIENTATION
NOZZLE ORIENTATION이란 TOWER, VESSEL, HEAT EXCHANGER, REACTOR, DRYER 등 기기의
NOZZLE 및 LADDER등의 배치도를 말한다. 배관설계 시 장치에서 ROUTING에 알맞도록 계획 작성하
여 장치에 INFORMATION DWG으로 작성하여 제출한다. 이때 주의할 사항은 NOZZLE의 배치에 따라
기기의 고유 기능에 영향을 주어서는 안 된다. 따라서 일반적으로 NOZZLE의 ELEVATION은 임의로
조정할 수 없으며 NOZZLE의 각도만을 배관설계에 맞도록 위치를 결정하며, 또 TOWER, REACTOR등
기기내부에 TRAY등 내용물이 있는 경우는 각도의 조정에도 제한이 있음을 잊어서는 안 된다.
NOZZLE ORIENTATION의 작성 범위는 대략 다음과 같다.
TOWER, DRUM의 NOZZLE ORIENTATION DWG 작성에 대한 고려 점
1) TOWER & DRUM의 TYPICAL ARRANGEMENT에 대한고려
2) MAINTENANCE에 대한 고려
3) 설치 높이에 영향을 주는 요소는 없는가 고려
4) PLATFORM을 필요로 하는가 고려
5) TOWER에 DAVIT를 설치하는 경우의 조건 고려
6) LIFTING LUG의 설치를 하는 경우의 조건 고려
7) MANHOLE ORIENTATION 결정에 대한 고려
8) REFLUX NOZZLE에 대한 검토
9) FEED NOZZLE에 관한 검토
10) DRAW-OFF NOZZLE에 관한 검토
11) REBOILER 주위의 PIPING이 STANDARD에 맞도록 되어있는가 고려
12) TRAY 단수 및 TYPE에 관한 배관과의 관계고려
13) 계장 NOZZLE의 P & ID 확인 및 설치위치, TYPE 고려
14) TOWER, DRUM 주위의 배관을 고려
15) TOWER, DRUM의 SUPPORT CLIP에 관한 고려
TANK의 NOZZLE ORIENTATION DWG 작성에 대한 고려 점
1) TANK의 PIPING TYPICAL ARRANGEMENT에 대한 고려
2) 방 유제의 유무, 종류, 크기 등 법규상에 대한 고려
3) 설치 높이에 대해서 영향을 주는 요소에 대한 고려
4) MAINTENANCE에 대한 고려
5) NOZZLE ORIENTATION과 PLATFORM의 고려
6) INFORMATION DWG에 의한 TANK의 CHECK
REACTOR 및 DRYER의 NOZZLE ORIENTATION DWG 작성에 대한 고려 점
1) TYPICAL ARRANGEMENT에 대한 고려
2) MAINTENANCE에 대한 고려
3) 설치 높이에 영향을 주는 요소는 없는지의 고려
4) NOZZLE ORIENTATION과 PLATFORM의 고려
5) MANHOLE ORIENTATION 결정에 대한 고려
6) FEED & OUTLET NOZZLE에 관한 검토
7) DAVIT의 설치위치 결정에 관한 검토
8) LIFTING LUG의 설치에 대한 검토
9) REACTOR & DRYER의 SUPPORT CLIP에 관한 고려
HEAT EXCHANGER의 NOZZLE ORIENTATION DWG 작성에 대한 고려 점
1) HEAT EXCHANGER의 종류와 치수, 특징 등을 고려
2) PIPING의 TYPICAL ARRANGEMENT에 대한 고려
3) MAINTENANCE에 대한 고려
4) 설치 높이에 대해서 영향을 주는 요소에 대한 고려
5) PLATFORM을 필요로 하는가 고려
6) DAVIT를 설치하는 경우의 조건 고려
NOZZLE ORIENTATION DWG에서도 PROCESS를 잘 이해하고 BASIC DESIGN DATA를 정확하게
파악하고 각 장치의 특성을 충분히 고려해서 모든 기능을 충족할 수 있도록 만족하게 이루어져야 한
다.
CIVIL & STRUCTURE INFORMATION
CIVIL INFORMATION DWG은 배관설계 과정에서 각 부문별로 작성되어 CIVIL & STRUCTURE 설계
부에서 제공된다.
CIVIL INFORMATION DWG의 작성범위는 대략 다음과 같이 구분된다.
1) PLOT PLAN에 대한 INFORM
각 기기간의 치수, 크기, 형상에 대한 상세와 보안상 법령의 적용을 받는 기기 등을 고려, AREA 별로
요구사항을 구분하여 INFORM DWG을 작성한다.
2) MAJOR STRUCTURE에 대한 INFORM, 구조, 치수, LOADING DATA에 대한 결정, PLATFORM,
STAIR에 대해 INFORM DWG을 작성한다.
3) MAIN RACK에 대한 INFORM
MAIN PIPE RACK의 단수, 폭, SPAN, LOADING DATA에 대한 결정, PLATFORM, LADDER에 대해
INFORM DWG을 작성한다.
4) COMPRESSOR ROOM에 대한 INFORM
COMP’R의 본체반입 및 설치방법을 고려하여 전체구조, 치수에 대해 전반적으로 STUDY된 DATA와
INFORM DWG을 작성한다.
5) CONTROL ROOM & ELECTRIC ROOM에 대한 계획
전체구조, 치수에 대한 결정을 하여 INFORM DWG을 작성한다.
6) SMALL STRUCTURE에 대한 INFORM
VALVE의 조작을 위한 PLATFORM, 운전자의 보행을 위한 OVERBRIDGE등을 고려한 INFORM DWG
을 작성한다.
7) LOCAL FOUNDATION에 대한 INFORM
기초의 형상, 크기, LOADING DATA를 결정, LOCATION을 MARKING하여 INFORM 한다.
8) INSERT PLATE에 대한 INFORM
ELEVATION, 크기, 형상, LOADING DATA를 결정하여 붙이는 장소를 MARKING하여 INFORM DWG
을 작성한다.
9) PIPE SUPPORT의 LOCAL FOUNDATION에 대한 INFORM
PIPE SUPPORT DETAIL에 의한 LOCAL FOUNDATION 필요, 개소 별로 ELEVATION, 크기, 형상,
LOADING DATA를 결정하여 LOCATION DWG으로 INFORM DWG을 작성한다.
10) UNDERGROUND 배관의 VALVE 조작, PIT의 크기, 형상, LOCATION을 결정하여 INFORM DWG
을 작성한다.
11) TRENCH SEWER의 배치계획을 수립하여 INFORM DWG을 작성한다.
PIPING STUDY DWG. (PLANNING DWG.)의 작성
목적 및 중요성
배관은 많은 STRUCTURE, PLATFORM 또는 EQUIPMENT등의 유체수송을 목적으로 한 공간 구조물
로서 설치된다. 따라서 그 ARRANGEMENT는 이들을 포함한 종합적 관점에서 이루어져야 하며 기계적
여러 문제를 고려해야 한다. 이때 배관설계자의 역할은 매우 중요하다. 즉 배관설계자가 PROCESS 장
치 설계에서의 주도적 입장으로서 각 장치 설계부문에 대한 자료제공 등 종합적인 각도에서 충분한 검
토가 필요로 하기 때문이다.
PLANNING DRAWING이란 배관도, 즉 ARRANGEMENT DWG의 작성을 위한 각 부문의 종합계획으로
KEY PLAN에 의해 각 AREA 별로 분할하여 일정한 SCALE로 작성된다. PLANNING DWG 작성시 일
반적인 주의사항은 다음과 같다.
1) 장치를 전체적인 관점에서 미관과 BALANCE를 고려하고 항상 일관된 사고를 갖고
계획해야 한다.
2) 장치의 조작이 용이하도록 계획한다.
3) 경제성에 대해서 고려한다.
4) 경제성에 대해서 고려한다.
5) 공사 및 MAINTENANCE를 충분히 고려한다.
이 단계에 있어서 계획의 양부에 따라 PLANT 설계전체에 매우 중요한 영향을 미치게 된다. 해당
PLANT의 PROCESS를 잘 이해하고 필요로 하는 여러 가지 사항을 정확하게 파악하여 종합적인 시각
을 갖고 계획하고 세심한 주의를 기울여야 한다. 따라서 PLANNING 단계에서 업무는 풍부한 경험과
설계능력이 있는 설계자가 담당해야 하는 업무이다.
PLANNING DRAWING 작성에 필요한 자료
1) BASIC PIPING DESIGN DATA
2) P & I FLOW DIAGRAM
3) UTILITY FLOW DIAGRAM
4) PLOT PLAN
5) ROUTING STUDY DWG
6) 배관설계기준
7) 배관재료사양 (PIPING MATERIAL SPEC.)
8) ENGINEERING DWG 및 회전기기의 개략도
9) CIVIL & STRUCTURE 개략 INFORMATION
10) 계장품의 개략도
주요 업무내용
PLANNING DWG 수행에 대한 배관설계자의 업무는 다음과 같다.
1) PLOT PLAN (각 AREA 별)
MAJOR 기기간 치수 및 상세치수 결정
보안상 및 MAINTENANCE에 대한 고찰
OWNER REQUIRMENT에 대한 고찰
2) MAIN RACK & SUB-RACK
PIPE RACK의 배치 및 단수, 폭, SPAN, LOADING DATA의 결정
PIPE 배열의 결정
PLATFORM 및 STAIR의 INFORM 작성
3)MAJOR STRUCTURE
주요 기기의 배치 등을 감안한 MAJOR STRUCTURE의 층 수, 층간 높이. BEAM의 SPAN, COLUMN의
배열 및 각 부재의 개략적인 SIZE
4) ELECTRIC CABLE DUCT 및 INSTRUMENT DUCT 폭, 높이의 검토와 ROUTE 결정
5) NOZZLE ORIENTATION의 INFORM 작성
TOWER, TANK, DRUM의 ORIENTATION 결정
HEAT EXCHANGER의 ORIENTATION 결정
PUMP, COMP’R 등의 회전기기의 ORIENTATION 결정
6) SUPPORT용 CLIP의 INFORM 작성
TOWER, TANK, DRUM 및 EXCHANGER의 SUPPORT용 CLIP에 대한 INFORM 작성
7) SMALL STRUCTURE INFORM 작성
8)응력해석
9)안전 변의 반역 계산
10) MAJOR SUPPORT의 결정
11) OPERATION 상의 검토
12) VENDOR와의 업무 SCOPE
13) INSERT PLATE의 INFORM 작성
14) MAJOR LOCAL FOUNDATION의 INFORM 작성
15) TEE의 보강계산
16) HOSE STATION의 설치장소 결정
17) FIRE FIGHTING 관계 STUDY
18)BATTERY LIMIT CONN. INFORM 작성
PLANNING DWG의 진행요령
1) 일반공통사항
배관의 PLANNING DWG 작성에 있어서는 공통적인 기본사항을 충실하게 지키는 것이 최선의 결과를
가져오며, 이것은 이론과 경험에 의해 쌓아 올린 하나의 RULE이라고 생각해야 한다.
가) 배관과 기본사항
① 배관은 가급적 GROUP화 되게끔 고려한다.
이것은 미관의 강조와 PIPE SUPPORT의 경제성을 확인하는 점에서 기본이 되는 문제이다.
② 배관은 가급적 최단거리로 행함과 동시에 굴곡을 적게 하여 불필요한 AIR POCKET, DRAIN
POCKET을 만들지 않게 ARRANGE 한다.
③ 고온, 고압 LINE은 기기와의 접속용 FLANGE 이외에는 FLANGE 사용을 피할 것과 FLANGE는 장
치의 분해, 조립이 용이한 반면 LEAK가 발생할 우려가 있음을 인식해야 한다.
④ 고압 LINE 또는 유속이 빠른 LINE은 특히 굴곡 부와 TEE BRANCH 부를 최소한으로 하게끔
ARRANGE 해야 한다. 이것은 그 부분에서의 충격에 의한 진동의 원인을 피하기 위해 중요한 일이다.
나) INSTRUMENT의 장착배관
유량계, 압력계, 온도계, 액면 계 등을 종류별, TYPE, SIZE 별로 구분하여 STANDARD나 설계기준에
의거 ARRANGE 한다.
다) VALVE의 부착요령
모든 VALVE의 조작과 보수를 쉽게 할 수 있도록 고려해야 하며 종류, TYPE, SIZE에 따라
STANDARD나 설계기준에 의거 ARRANGE 한다.
2) 기기관계 배관
기기관계 배관의 ARRANGE는 각종 기기의 본질을 잘 이해하여야 하며 관례적으로 행해지는 수법이나
특히 주의해야 할 특정사항을 고려하여 결정되지만 전체적인 BALANCE를 고려하여 완성시키는 것이다.
대별하면 다음과 같이 구분된다.
가) PIPE RACK상 배관의 ARRANGE
배관의 종류, 배열방법, 높이, 폭, SPAN등을 고려하여 ARRANGE 한다.
나) TOWER, TANK, DRUM 관계
①TOWER 관계의 배관은 일반 기기관계의 배관에 비해 특히 PROCESS의 요구에 따른 NOZZLE과
TOWER 내부 TRAY등과의 적절한 관계가 중요하다.
②TANK, DRUM: 기능상 분류는 다양하지만 배관을 주체로 하여 생각할 때 그 형상에 따라 분류하면
HORIZONTAL과 VERTICAL TYPE으로 분류되며 그 설치 위치는 PROCESS 상의 요구에 따라 결정된
다. HORIZONTAL TYPE의 입구 NOZZLE과 출구 NOZZLE이 결정되면 기타 액면 계, 압력계 등의 설
치 위치도 정해진다.
다) HEAT EXCHANGER 관계 배관의 ARRANGE
다른 기기의 ARRANGE와 같이 어려운 PROCESS적인 요소는 없지만 운전상, MAINTENANCE상, 열
응력 등의 기계적 요소에 대해 주의 깊게 ARRANGE를 행한다.
라) PUMP 관계 배관의 ARRANGE
PUMP 자체가 요구하는 PROCESS적, 기계적 조건을 만족시키는 동시에 배관이 가진 설계 기본조건을
만족시켜 주는데 있다. 특히 SUCTION LINE이 가능한 짧게 ARRANGE 해야 한다.
마) COMPRESSOR 관계
COMP’R와 PUMP의 차이는 PUMP가 액체의 수송기기이며 COMP’R가 기체의 수송기기이다. 그러나
COMP’R가 크게 다른 점은 용량이 크고 고압인 것이 많은 점이다. 때문에 조작상, MAINTENANCE상
또는 안전관리상 모든 각도에서의 요구를 충분히 만족시키게끔 고려하여 배치를 결정해야 한다.
바) 가열로 관계배관
가열로 주위의 PIPING ARRANGE는 그 가열로의 형식에 따라 취지를 달리한다.
사) SEWER PIPING ARRANGE
DRIP FUNNEL과 SUMP BOX, SUMP BOX와 SUMP BOX를 잇는 직관이 거의 차지하고 또 설치장소도
흙 속이므로 전혀 눈에 띄지 않는 배관이다. 그러나 이 배관에서 완전을 기하지 않으면 예기치 않은 많
은 문제가 발생하므로 충분히 고려하여야 한다.
아) OFF SITE PIPING ARRANGE
하나의 제조공장 예를 들면 석유정제, 석유화학 및 일반화학공장은 그 사용 부지 안을 대별하여
PROCESS 장치 AREA, OFF SITE AREA 및 MAIN OFFICE (실험실 포함)의 3 부분으로 나눈다.
자) UTILITY PIPING ARRANGE
PROCESS의 반응에는 직접 관여하지는 않지만 장치의 운전에 큰 구실을 하는 여러 가지 유체가 있다.
즉 증기, 연료 유, 연료가스, 냉각수, 질소, 공기 기타 HOSE STATION용의 물, 공기 등이 있다.
3) MATERIAL TAKE OFF
전 배관과의 배관요소를 중복되지 않게 빠진 것이 없는 정확한 수량으로서 파악하는 작업은 배관도 작
성 작업의 마무리로서 가장 중요한 것이다. 여기에서의 집계는 ROUTING STUDY시 TAKE OFF한
BULK B/M 다음의 2차 B/M TAKE OFF 작업으로 TAKE OFF 범위는 전 SPEC에 대하여 구분되나
JOB INSTRUCTION에 따라 행하여진다.
4) MAJOR PIPE SUPPORT
작성된 PLANNING DWG을 참조로 하여 MAJOR PIPE의 SUPPORT에 대한 MARKING 자료로 이용된
다.
예) CRITICAL LINE의 ANCHOR, SPRING, GUIDE 및 DIRECTIONAL STOP은 MARKING 한다.
PLANNING DWG의 중요 CHECK 항목
1) 배관설계 기준에 준하였는가의 여부
2) 현장 시공상 적절한 설계인가의 여부
3) 보전상 적절한 설계인가의 여부
4) 장치운전에 편리하고 안전조업이 확보된 설계인가의 여부
기타 작업상의 CHECK 항목에 대해서는 ENGINEERING MANUAL에 따라 CHECK 항목별로 CHECK
가 이루어지게 되므로 도면 내용에 충실을 기하게 된다. PLANNING DWG을 기본으로 배관도의 완성이
라고 할 수 있는 ARRANGEMENT DWG을 작성하게 된다.
PIPING STRESS ANALYSIS
일반
PIPING SYSTEM에는 정지 중 또는 운전 중에 자중, 압력, 열, 하중, 진동, 풍력, 지진 등 여러 가지 하
중이 작용 한다. 따라서 안전한 PLANT의 운전을 위해서는 이러한 여러 가지 하중에 대해서 해당 법규
나 CODE에서 지정하는 해석조건, 허용응력 등이 만족한 범위 내에 있도록 설계해야만 한다. 그러므로
주요한 LINE의 배관해석업무는 PLANNING 時에 대부분 이루어지게 되며 DETAIL DESIGN 시에
FINAL로 확정하게 된다.
해석 방법에는 자중, 열 하중, 압력 등을 고려한 STATIC ANALYSIS와 지진, 진동 등 동적 하중을 고
려하여 해석하는 DYNAMIC ANALYSIS가 있다. 일반적으로 CHEMICAL PLANT에서는 특별한 경우를
제외하고는 STATIC ANALYSIS만을 하는 것이 보통이다. 그러나 원자력발전 PLANT에서 DYNAMIC
ANALYSIS는 필수적이며 실제로 많은 시간이 이 업무에 투입된다.
배관응력해석은 계산과정이 복잡하고 중간 계산 량이 상당히 많기 때문에 실제계산은 수작업이 불가능
하며 기본적으로 FEM(THE FINITE ELEMENT METHOD: 유한요소 법) 기법에 의해 COMPUTER를
활용하고 있으며 경우에 따라 P.C(PERSONAL COMPUTER) 또는 간단하게 수 계산에 의한 판정을 하
는 경우도 있으며 다음에 설명하고자 한다. (ANSI 판정 법 참조)
검토하여야 할 배관의 선택기준
1) 최고운전온도 (Max. Op. Temp.) 100℃ 이상의 배관 계로서 호칭 경 3B 이상의 전 배관
2) 최저운전온도 (Min. Op. Temp.) –50℃ 이상의 배관 계로서 호칭 경 2B 이상의 전 배관
3) 접속기기가 민감한 Turbine, Compressor 및 Pump의 배관 계
4) 상기 이외의 것 중에서 담당자가 “검토요” 라고 판단한 배관 계
가) 관의 직관길이가 큰 것. OSBL 등의 Rack Piping
나) 배관접속부의 이 동량이 큰 것. 기기 Nozzle
다) 대구 경 배관에 접속하는 소 구경 배관.이 동량이 큰 대구 경 배관에 접속하는 것
라) 관의 Thickness가 큰 것. Flexibility Stress는 문제가 되지 않더라도 접속기기에 큰 반역을 미친다.
마) 완전누설방지에 필요한 위험성이 높은 배관 계 Flange 부에서의 누설
바) 배관재질이 비싼 배관 계 가장 짧은 배관길이로 한다.
사) 열팽창 량이 큰 재질의 배관 계 알루미늄, 염화비닐관 등
아) Tower와 Tower, 또는 Tower와 Platform 상의 기기를 연결하는 배관 계
자) 풍압과 지진의 영향을 받는 배관 계
차) 외력을 받는 배관 계 집중 하중이나 진동발생
검토순서
1) 설계온도의 범위
설치온도(Cold Base Temp)는 Job에 따라 정하도록 한다.
고온 또는 저온시의 온도는 Line Schedule의 최고운전온도(Max. Operation Temp.)로 한다.
2) 허용응력(Allowable Stress)
허용응력은 관의 THK를 계산하는데 사용한 Cord에 따른다. 단, 용접관의 경우, 종 방향용접에 의한 응
력저하는 무시해도 좋다.
3) 외적 조건
가) Flexibility의 검토에 있어서는 기기의 열팽창, 또는 풍압, 지진에 의한 기기의 흔들림에 기인하는
Nozzle 부의 이동을 고려한다.
나) Guide, Resting Support, Direction Stop 등, Support 조건을 고려한다.
다) 마찰력을 고려한다.
특히 광범위한 배관 계의 경우, 마찰력은 구속조건으로서 무시할 수 없는 크기가 되므로, Teflon 깔개에
의한 마찰력의 저하나 Anchor, Direction Stop 등의 추가에 마찰력의 영향을 무시할 수 있을 정도의 작
은 값으로 할 것.
4) 검토
배 관계는 그 열팽창에 대해 충분한 Flexibility를 갖도록 하고,
가) Over Stress, Over Strain에 의한 관 및 Anchor Support의 파손
나) 관 이 음부에서의 누설
다) Pump, Comparer’s, Turbine 등의 접속기기에의 과도한 Thrust, Moment의 발생
이상과 같은 결과가 되지 않도록 설계한다.
5) 대책
검토의 결과 Over Stress, Over Strain이 되어 Thrust, Moment가 과대해질 때는
가) Loop 등에 의해 국부적인 Flexibility를 증가시킨다.
나) Spring Hanger 등을 이용함으로써 구속을 완화시키고, Flexibility를 증가시키거나, Direction Stop의
응용으로 특정방향으로의 이 동량을 제한하여 접속기기를 보호하는 등 Support 상의 변경을 도모한다.
다) 전체적으로 Flexibility를 증가시키기 위해 배관 계를 변경한다.
라) 기기의 배치를 변경한다.
마) 신축이음을 삽입한다.
그러나, 배관의 Flexibility로 처리하는 것을 원칙으로 하여 될수록 신축이음의 사용을 피할 것.
ANSI 간이판정 법(“Q’ CHECK)
1) 적용조건
가) TWO ANCHOR SYSTEM
나) SIZE, MATERIAL, TEMPERATURE등은 동일
다) 중간이 RESTRAINANT POINT가 없어야 한다.
2) 적용공식
Q=DY / 8.2(L-U)
D: PIPE NOMINAL SIZE (in)
Y: TOTAL DISPLACEMENT (mm)
U: STRAIGHT LINE LENGTH BETWEEN TWO ANCHORS (m)
L: DEVELOPED TOTAL LENGTH (m)
3) 판정기준
Q＜ 1: 안전
Q ≥ 1: Detail Analysis를 필요로 함.
(Computer에 의한 해석)
4) EXAMPLE
만일 선팽창량이 5.6mm/m라고 하면
D=10”
L=1.5+7.5+6.0+10.0+3.0+=28.0m
U=√ (1.5+10)² + (7.5+3)² +6² =16.7m
x방향의 Displacement=5.6x6=33.6m
y방향의 Displacement=5.6x(1.5+10)=64.4m
z방향의 Displacement=5.6x(7.5+3)=58.8m
TOTAL DISPLACEMENT
Y=√ (33.6)² + (64.4+20)² + (58.8+20)² =120.2mm
Q=10x120.2 / 8.2x (28-16.7)² =1.15
Q=1.15＞1이므로 약간의 위험성이 있으므로 상세한
응력해석을 하거나 ROUTING을 다시 하여야 한다.
DETAIL DESIGN
KEY PLAN
작성목적 및 중요성
KEY PLAN은 PIPING DWG을 작성하는데 기반이 되는 것임으로 세심한 주의가 필요하다. 이것은 결정
된 PLOT PLAN을 기초로 하여 작성되며 PLANNING DWG. (STUDY DWG)이나 PIPING DWG을 평면
적으로 구분 지어 준 것을 의미한다.
KEY PLAN은 그 PLANT 전체를 DWG 한 장에 나타내면 복잡하여 식별하기가 힘이 들며 공사를 하는
데도 불편하기 때문에 이를 분할하여 여러 장으로 나누어서 식별과 공사를 원활히 하는데 목적이 있으
며 이것은 또한 SCH. 작성의 BASE가 되고 PLANNING DWG 및 PIPING DWG의 INDEX 역할도 한다.
KEY PLAN은 M/H 할당 및 상세 WORK SCH. 작성에 이용되므로 조기 작성해야 한다.
따라서 PLOT PLAN이 완전하지 않아도 KEY PLAN을 작성할 수 있다.
KEY PLAN의 종류와 작성순서
1) PLANNING DWG의 KEY PLAN
가) PLANNING DWG의 KEY PLAN은 PLANNING 작업단계 인 ROUTING STUDY가 끝났을 때 PLOT
PLAN의 제2원지를 이용하여 작성한다. 이것은 PIPING MATERIAL 집계를 (BULK B/M)원활하게 하여
주는 것이므로 다음 작성할 PIPING DWG의 KEY PLAN과 일치하게끔 많은 고려를 하여 작성하여 주는
것이 좋다.
나) PIPE RACK 또는 CRITICAL PIPE LINE은 KEY PLAN을 작성하기 이전에 계획하는 것이 좋다.
2) PIPING DWG의 KEY PLAN
가) PIPING DWG을 작성하기 전에 최신의 PLOT PLAN을 이용하여 제2원지에 작성한다.
나) PLOT PLAN이 변경되었을 경우는 이를 고려하여 작성한다.
다) 위와 같이 결정된 KEY PLAN에 따라 DWG SCH. 을 작성한다.
도면번호 및 SIZE의 결정
1) 기기 배치가 PROCESS FLOW 순으로 되어 있을 경우는 그림4-1과 같이하고 그렇지 않은 경우는 좌
상을 START로 하여 그림4-2와 같이한다.
2) 도면 SIZE의 결정은 각 PLANT의 복잡여하에 따라 SCALE 1/30, 1/50……등에 맞추어 SIZE를 결정
한다.
작성시 주의사항
1) KEY PLAN 작성시 기기를 분할하지 않도록 하여야 한다.
PLANT의 전체적인 BALANCE를 고려하여 작성하여야 한다.
2) RACK에서는 SUPPORT MARKING 등이 이중으로 기입되는 것을 막기 위하여 일반적으로
COLUMN CENTER에서 분할한다.
3) 대형기기 특히 대형 COMPRESSOR가 있는 AREA에서는 COMPRESSOR 주위의 대구 경 LINE이
NOZZLE 근처에서 구분되는 것을 FLOW 등의 식별을 위하여 파악하여야 한다.
4) PLANT NORTH의 통일
PLANT NORTH는 DWG의 보는 방향에서 상 방향으로 하는 것이 보통이나 부득이할 경우는 좌 또는
우 방향으로 하는 경우도 있다.
ARRANGEMENT DWG
개요
ARRANGEMENT DWG은 PIPING PLANNING DWG이 완성되면 최종단계로 착수하게 되는 것으로서,
PROCESS 장치의 배관도 작성은 숙련된 직업인이 단순히 물건을 만드는 것같이 쉬운 과정이 아닌 매
우 복잡하고 세밀한 표현수단 및 풍부한 지식을 통하여 어떤 RAW MATERIAL(원료)이 중간 과정을 거
쳐 최종 PRODUCT(제품)로 생산되는 과정을 표현한 축도를 뜻한다.
따라서, 이 도면은 PLANT의 건설에 직접 반영되는 것이므로 작성에 각별한 주의가 필요하다.
배관도 작성에 필요한 자료
1) A.F.D P & ID
2) UTILITY FLOW DIAGRAM
3) PLOT PLAN
4) LINE SCHEDULE
5) PIPING DESIGN SPECIFICATION
6) 관련기기 DWG.
7) INSTRUMENT 관련 DWG 및 INFORM
8) PIPING PLANNING DWG
9) 기타 배관부품 DWG
배관도 종류
1) PLAN DWG
2) SECTION DWG. (SIDE VIEW DWG)
3) ISOMETRIC DWG. (입체배관도)
진행요령
ARRANGEMENT DWG의 작성은 PLANNING DWG. (STUDY DWG)이 결정된 상태에서 이것을 기초로
하여 PLANNING 단계에 반영되지 않았던 모든 미비사항을 배관도 작성법에 맞추어 최종 마무리 작업
을 하는 방법과, MODEL 또는 P & ID 만을 기준으로 하여 작성하는 경우가 있는데 후자의 경우는 시간
적으로 불가피한 경우 이외에는 사용하지 않는다.
ARRANGEMENT DWG 작성이 끝나면 DWG의 LINE 각각에 대해 필요한 개소마다 SUPPORT
MARKING MANUAL을 기준으로 하여 SUPPORT MARKING 작업을 한다. 이것이 PIPING DWG의 최
종적인 상품이다.
ISOMETRIC DWG
ISOMETRIC DWG 일반
ISOMETRIC DWG이라 함은 PIPE LINE을 이해하기 쉽도록 입체 형으로 나타내는 작도법으로
MATERIAL TAKE-OFF용 ISO를 제외하고 OWNER의 요구가 없을 시 일반적으로 작성하지 않는다. 이
는 공사의 공기 단축 또는 공사업자가 현저하게 LOW GRADE일 경우 작성하지 않으면 안 된다.
ISO DWG의 종류
ISO DWG은 그 용도에 따라 다음과 같이 구분한다.
1) ISO DWG FOR MATERIAL TAKE-OFF
배관재료 집계를 위하여 작성하는 것으로 배관의 개략길이 및 ELEVATION이 표시되며 LINE별의 재료
가 집계되는 것으로 전 SIZE의 PIPE LINE에 적용된다.
2) ISOMETRIC PIPING DWG.
이 도면은 고객으로부터 ISO의 작성요구가 있으나 내용에 특별한 지시가 없을 때 이 TYPE으로 작성하
는 것으로 배관공사는 주로 PIPING DWG으로 하고 이는 재료의 관리 및 PLAN DWG을 보다 이해하기
쉽게 하기 위하여 INFORMATION 용으로 작성한다.
3) ISOMETRIC DWG FOR PIPING PRE-FABRICATION
공장 또는 현장에서 배관을 PREFABRICATION하기 의하여 작성하는 것으로 상세한 DIMENSION이외
에 PIECE NO, FIELD WELD POINT 및 CUTTING 치수를 기입한다.
ISO DWG의 작성수순
1) 작성시기
ISO DWG의 작성개시 및 종료시기는 ISO DWG의 작성기간, 재료의 집계, 발주 및 납기, PRE-FAB에
있어서 MAKER의 제작기간, SHIPPING 및 공사개시일 등에 의하여 결정되나 원칙적으로 배관도가
A.F.C. 된 시점에서 작업개시를 하나 SCHEDULE에 제한을 받을 경우 그전에 개시하는 경우도 있다.
2) 작업수순
ISO DWG의 TYPE 결정 - 편집방법의 결정 – 공정표의 작성 – ISO DWG의 INSTRUMENT 작성 – 도
면작성 – CHECK 및 REVISION – RECHECK – 선별 CHECK – APPROVAL의 순으로 진행된다.
PIPING MATERIAL TAKE-OFF (배관재료집계)
B/M TAKE-OFF 일반
건설자재는 공사에서 1차적으로 정확한 물량의 집계가 요구된다. 물론 건설 SPARE로 일정량을 추가
ORDER 하지만 건설 중 설계변동 등으로 당초 물량보다 증가되는 경우가 발생하므로 집계의 하자를 건
설 SPARE로 고려하여서는 안될 것이다.
B/M TAKE-OFF의 단계별 종류
B/M TAKE OFF는 OWNER의 요구, SCHEDULE 등에 따라 약간의 차이는 있으나 일반적으로 3단계로
나누어 하게 된다.
1) P & ID로부터 TAKE-OFF(BULK B/M TAKE-OFF)
P & ID로서 쉽게 파악되는 VALVE류, SIGHT GLASS류 등 특수 COMPONENT는 P & ID로써 집계, 1
차 ORDER를 하게 된다.
2) PLANNING DWG으로부터 TAKE-OFF(2 ND B/M TAKE-OFF)
PIPING 자재전반에 걸쳐 TAKE-OFF ISO를 작성하여 COMPUTER에 의하여 MATERIAL의 집계를 하
게 된다.
ARRANGEMENT DWG에 의한 FINAL B/M이 나오기까지 INFORMATION의 변경 또는 배관설계의 변
경 등으로 물량이 부분적으로 증감되므로 이 시점에서의 ORDER는 집계된 물량의 80%~100% 선에서
ORDER를 하게 된다.
3) FINAL B/M TAKE-OFF
ARR’T DWG(A.F.C.)에 의거 ISO로서 TAKE-OFF하게 된다.
동시에 SUPPORT, STEAM TRACING MATERIAL 등도 이 시점에 하여 일정한 CONSTRUCTION
SPARE를 고려 1, 2차에서 ORDER된 량과의 차이를 ORDER하게 되나 특히 일반적으로 감량 ORDER는
할 수 없으므로 주의를 기하여 ORDER하지 않으면 안 된다.
PIPING B/M CONTROL & MANAGEMENT
PIPING B/M의 특징은 ITEMIZE된 것이 아니고 BULK MATERIAL이기 때문에 그 종류가 많고 수량도
다수이기 때문에 B/M의 집계에서부터 구매, 검사, 건설현장관리에 이르기까지 상당한 기법과 주의를 요
한다. 따라서 여기서는 B/M 집계에서부터 현장관리에 이르기까지 단계별로 분리하여 설명하고자 한다.
1) 자재집계
특히 소규모 PROJECT를 제외하고는 COMPUTER를 이용하여 수행하며 여기에서 출력되는 REPORT는
다음과 같다.
가) TOTAL B/M REPORT
PLANT에 소요되는 전체 B/M 현황을 ITEM별로 CONSTRUCTION SPARE를 포함하여 출력된다.
나) DETAIL B/M REPORT
해당 ITEM을 LINE NO. 별로 세분하여 BREAK DOWN되어 출력되며 B/M의 CHECK와 현장자재관리
에 유용하게 사용된다.
다) LINE별 B/M REPORT
LINE별로 B/M이 별도로 집계된다.
라) INSULATION 및 PAINT REPORT
마) WEIGHT REPORT
바) WELDING INCH DIA REPORT
사) COST REPORT
아) PIPING MATERIAL SPECIFICATION REPORT
자) BALANCE REPORT
차) 기타
2) REQUISITION
산출된 B/M을 ITEM별로 GROUP화하여 B/M 산출단계로 기술적인 사양을 명기하여 구매요구를 구매담
당부서에 송부한다.
3) INQUIRY QUATATION
이 업무는 구매담당부서에서 적합한 다수의 VENDOR에게 견적요청을 하여 견적을 접수하는 행위이다.
4) BID EVAL! UATION
VENDOR로부터 접수한 견적서 내용 중 배관설계담당자는 REQUISITION에서 규정한 기술적인 사양의
만족여부를 검토하고 DEVIATION 또는 ALTERNATIVE가 있으며 ACCEPT 여부를 검토하여 구매담당
부서에 송부한다.
5) VENDOR PRINT CHECK
VENDOR가 결정된 후에 제출한 VENDOR로부터 접수한 도면 및 VENDOR 사양서 등을
REQUISITION 및 견적 시 제출한 조건과 일치하는지 CHECK 한다.
6) INSPECTION, 납품
7) 현장자재관리
HOOK-UP DWG
HOOK-UP DWG의 일반
HOOK-UP DWG이라 함은 배관도에서 소 구경 배관으로서 유사한 모양의 LINE을 추려서 단일
ROUTE 마다 배관 ROUTE와 재료 표를 한데 모아 작성하는 것을 말한다.
HOOK-UP DWG의 종류
1) STEAM TRAP PIPING
2) SAMPLING PIPING
3) TRACE PIPING
4) PUMP 및 TURBINE GASING의 VENT 및 DRAIN PIPING
5) SAFETY VALVE의 DRAIN PIPING
6) PRESSURE GAUGE PIPING
