우리는 이미 플랜트 엔지니어링을 알고 있다

들어가며

1부 플랜트 엔지니어링의 시작과 끝, 개념 설계

1 플랜트 엔지니어링은 우리 삶과 어떤 관련이 있을까
2 우리는 이미 플랜트 엔지니어링을 알고 있다
3 플랜트의 시작, 개념 설계 이해하기
4 플랜트의 개념 설계 따라 하기

2부 개념으로 이해하는 플랜트 엔지니어링-장치

1 기체에 에너지를 불어넣는 압축기
2 서로 다른 물질을 분리하는 원심분리기
3 어떠한 물질을 새로운 물질로 만드는 반응기
4 끓는점 차이로 물질을 분리하는 증류 장치
5 액체를 멀리 보내는 펌프
6 기체의 부피는 줄이고 액체는 분리하는 압력용기
7 달라붙는 성질을 이용해 물질을 분리하는 흡착 장치
8 물질이 스며들거나 녹는 성질을 이용한 흡수 장치
9 물질의 온도차를 이용하는 냉각 장치
10 미세한 고체 입자를 걸러주는 필터
11 열전달로 물질을 가열해주는 가열 장치
12 기체를 이동시키는 팬과 블로어
13 특정 성분만 분리해주는 추출 장치
14 난방 그 이상의 기능을 하는 보일러
15 물질을 골고루 섞어주는 교반기와 믹서
16 고체 물질을 나르는 컨베이어
17 고체를 부수고 갈아주는 분쇄기와 밀
18 플랜트의 모든 것을 측정하는 계기
19 물질의 흐름을 제어하는 필수 구성품, 일반밸브
20 플랜트 최후의 안전장치, 안전밸브

3부 개념으로 이해하는 플랜트 엔지니어링-시스템과 운영 관리

1 원료가 제품이 되기까지 전체를 총괄하는 공정 시스템
2 물질이 흐르는 길목이 되어주는 배관 시스템
3 냉난방 비용을 아껴주는 에너지 관리 시스템
4 플랜트를 자동으로 제어하는 제어 시스템
5 안전하고 효율적인 플랜트 운영을 책임지는 전기 시스템
6 넓은 플랜트에서 소통을 돕는 전자 통신 시스템
7 각종 오폐수를 처리해주는 드레인 시스템
8 위험한 가스를 신속하게 배출해주는 가스 배출 설비
9 화재와 폭발을 방지하는 소방 시스템
10 플랜트의 쾌적함과 환기를 담당하는 HVAC 시스템
11 플랜트 운영의 핵심 유틸리티 1, 전기
12 어쩌면 전기보다 중요한 유틸리티 2, 공기
13 팔방미인 비활성기체 유틸리티 3, 질소
14 물질을 가열하는 최고의 유틸리티 4, 증기
15 결코 없어서는 안 될 유틸리티 5, 물
16 석탄과 석유를 대체하는 유틸리티 6, 가스
17 플랜트 건설의 열쇠, 프로젝트 관리
18 이윤 창출보다 중요한 플랜트 안전
19 원활한 제품 생산을 위한 플랜트 운영
20 플랜트의 상태를 점검하고 관리하는 플랜트 유지보수

나오며

플랜트Plant는 본래 식물, 심다 등의 뜻을 가진 말이다. 이 책에서 이야기하려는 플랜트는 공장이다. 공장은 우리가 생활에서 쓰는 작은 생필품부터 전기나 석유, 가스 같은 에너지까지 생산하는 설비다. 그런데 왜 플랜트가 거대한 공장 설비를 지칭하게 되었을까? 아무것도 없는 대지 위에 기초를 다지고 다양한 장치를 설치, 조립함으로써 거대한 설비가 완성되는 과정이식물이 자라는 모습과 유사하다고 생각했기 때문이다. 다시 말해 플랜트란 어떠한 원료나 에너지를 활용하여 유용한 제품이나 에너지를 만들어내는 설비이다.

플랜트 엔지니어링에서 가장 중요한 단계는 개념 설계이다. 개념 설계란 플랜트의 기본적인 개념을 설계하는 단계로, 간단히 말하자면 플랜트에 들어가는 것과 나오는 것을 정한 다음, 나오는 것이 원하는 대로 나올 수 있도록 필요한 장치를 조합해 시스템을 도출해내는 것이다. 개념 설계를 바탕으로 앞으로 이 프로젝트를 진행할 수 있는지, 시장 가능성 등은 어떠한지 등을 검토하고 다음 설계 과정을 진행할 수 있기 때문에 매우 중요한 과정이다. 그렇다면 플랜트는 어떤 장치로 이루어져 있을까? 플랜트의 장치는 우리 생활에서 쉽게 접할 수 있는 제품과 비슷한 점이 많다. 특히 전기나 열로 작동하는 냉장고, 에어컨, 가스레인지, 보일러, 세탁기, 정수기 등과 작동 원리가 흡사하다. 우리는 이미 이러한 제품이 어떠한 기능을 하는지 알고 있다. 여기에 제품의 작동 원리까지 알면 플랜트 엔지니어링의 개념 설계가 더 잘 이해될 것이다.

원심력을 잘 보여주는 또 하나의 예가 세탁기이다. 세탁기는 빨랫감을 탈수할 때 원통을 강제로 빠르게 회전운동을 시킨다. 이때 빨랫감은 원통 안에서 원운동을 계속하지만, 물은 원통 밖으로 빠져나가므로 탈수가 되는 것이다. 빨래를 햇볕에 말린다고 해도 세탁기의 탈수 기능으로 물을 최대한 제거하면 훨씬 빨리 건조된다. 플랜트에서 원심력을 활용하는 장치는 크게 두 가지이다. 먼저 사이클론Cyclone이 있다. 사이클론은 들어오는 유체의 속도가 높을 때 여기에 에너지를 가해 발생하는 원심력으로 물질을 분리한다. 주로 폐수를 처리하기 전에 폐수에 들어 있는 기름을 분리하거나 액체에 든 고체 불순물을 제거할 때 사용한다. 그렇다면 움직이지 않고 가만히 있는 상태의 혼합물을 분리하고 싶을 때는 어떤 장치를 사용할까? 원심력을 이용해 물질을 분리하는 원심분리기Centrifuge를 사용한다. 장치로 들어오는 혼합물이 그 자체로 힘을 가지고 있어 원심력을 발생시킬 수 있다면 사이클론을 사용하면 되지만, 정적인 상태라면 외부에서 강제로 원심력을 가해야 한다.