플랜트 계장 설계에 관하여

 

일반적으로 산업플랜트라고 하면 석유화학, 정유, 발전, 제조업 등등 많은 분야에 걸쳐 있는 제조분야의 장치산업을 지칭하는 것으로 이해할 수 있습니다. 일반적으로 무엇인가를 생산하는 제조업 계통의 공장운영에 있어서 기존에는 이러한 플랜트 운영에 있어서 설비를 가동하기 위해 사람의 역할이 중요한 경우가 많았고, 경험자의 판단으로 여러 가지 발생할 수 있는 플랜트 운영상의 문제들을 해결하기도 하였습니다.
 
주로 기계적인 설비의 안전장치가 많이 있으며, 설비적으로 설계 시부터 안전율 또는 안전 Margin 등을 감안하여 설비를 배치하거나 사람에게 위해를 가할 수 있는 요소들을 물리적으로 제거하는 등의 방법으로 운영을 했다고 이해할 수 있습니다. 특히 자동화 설비의 경우 과거에는 Relay 등을 사용하는 전기신호로 Start, Stop 및 On, Off 등을 제어하는 기초적인 전기회로를 사용하는 수준으로 구성되었습니다.
 
그러나 1980년대 이후 System 분야의 비약적인 발전으로 사람이 결정해야 하는 물리적인 요소들을 Logic으로 작성하여 복잡한 여러 Case에 대하여 사전에 검토한 내용에 따라 설비들이 작동하고, 안전하게 Interlock 등이 적용되도록 많은 부분에서 수정이 가능한 Programmable Logic Controller 들을 사용하게 되었습니다. 이때부터 플랜트 내의 단위설비들은 기본적으로 Control 개념을 가지고 운영되기 시작하였고, 생산성과 안전확보에 많은 발전이 있게 되었습니다.
다만, 플랜트 규모가 커지게 되면서 단위설비 규모의 Controller 들을 일괄적으로 통합할 수 있는 좀 더 큰 단위의 제어설비가 필요하게 되었습니다. 이때부터 DCS (Distributed Contol System)의 개념을 가지고 단위설비 규모가 아닌 공장단위의 여러 Area를 총괄하는 운영시스템이 사용되기 시작하였습니다.
 
이런 과정들을 지나오면서 제어시스템을 설계하거나 현장의 계기들이 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 계장 (Instrument) 분야의 중요성이 대두되기 시작합니다. 일반적으로 플랜트산업에서 기계, 배관과 더불어 실질적인 설비의 운영은 이러한 제어시스템이 정상적으로 가동될 때 온전히 그 성능을 발휘하게 됩니다. 그런 의미에서 계장 분야를 "플랜트 산업의 꽃"이라고도 할 수 있습니다. 공정에서 운전자가 원하는 Scheme이나 Concept 들을 생각한 대로 실현해 주는 마법 같은 시스템이기 때문입니다. 아마도 시간이 지날수록 사람의 경험의 중요성보다는 Big Data 나 AI의 판단이 중요해지는 4차 산업혁명의 물결 속에서 이러한 중요성이 더욱 부각될 것 같습니다.
 
앞으로 제가 경험한 내용을 바탕으로 그동안 배운 내용들을 정리하며 도움이 될만한 내용들을 남겨보고자 합니다.