계장에 대하여 : Instrumentation

Pressure Gauge

이 블로그에서는 일반인들에게는 생소한 계장에 대해서 포스팅하려고 한다. 우선 나의 직업과 연관되어 있기도 하고, 계장이라는 영역이 일목요연하게 정리된 책이나 포스팅도 없다 보니, 그동안 배운 것 들을 정리하는 의미로 작성해 보려고 한다. 잘 알지는 못하지만 생활 속에 다양하게 적용되고 있는 계기의 원리를 설명해 보고자 한다. 

 

1. 우리 생활과 계장

우리는 생활하면서 많은 정보를 접한다. 그날의 온도라든가, 아니면 거실의 온도, 운전자라면 지금 차량의 속도는 얼마인지, 남은 연료 량은 얼마나 되는지 등등.. 다양한 정보가 인간의 눈과 귀를 통해 우리가 정확한 판단을 내릴 수 있도록 도와준다. 그런데 과연 어떤 원리로 정보들이 내 눈에 들어올 수 있는지 생각해 본 적은 없을 것이다. 흔하게 보이는 정보인 데다, 마음만 먹으면 구할 수 있으므로 많은 관심을 가지지 않았을 것이다. 그런데, 이런 계기들이 주는 정보가 정말 중요한 역할을 하는 분야가 있다. 바로 정유/석유화학 산업이다. 물론 다른 산업들도 계기들이 중요하다. 하지만 정유산업은 계기에서 주는 정보가 얼마나 정확한지에 따라 그 결과물의 질이 달라지기 때문에 그 어떤 분야보다 계기의 가치가 높다고 할 수 있다. 필자는 이 분야에 있으면서 각 위치에 있는 계장들이 얼마나 중요한지를 몸소 깨닫게 되었고, 그 가치를 알게 될수록 필자가 진행하는 프로젝트의 결과물도 영향을 받았다. 신재생에너지나 수소연료의 발전으로 인해 정유/석유화학 산업이 몇십 년 전에 비해서 그 영역을 넓히는 데는 제동이 걸렸지만, 아직도 원유를 가공하는 산업은 그 부가가치가 높다. 그리고 그 기술은 그대로 자원 재활용이나, 폐자재를 원료화 하는 공정에 사용될 수 있기 때문에 기술만큼은 지켜낼 가치가 있다. 이 글을 쓰기로 한 이유도 같은 이유이다. 

 

2. 계장 관련 업무의 역할과 범주

계장은 단순히 현장에 설치되는 것을 넘어서 공정을 자동제어 하는 것까지를 범주로 볼 수 있다. 계장 관련 업무를 한다고 하면 크게 몇 가지로 나누어 볼 수 있다. 첫 번째로 계장설계 업무다. 이 업무의 경우에는 현장 계기에 대한 설계를 보통 계장 설계라고 칭한다. 보통은 이 경우에 단순히 계기만을 포함하지 않고, 밸브나, 액추에이터 등을 포함하기도 한다. 이러한 경우에 계장설계는 알맞은 계기의 선택뿐만 아니라 어떻게 배관, 장치 등에 연결되는지 하는 Hook Up 또한 함께 설계하여야 한다. 또한 계기는 Control system과 케이블로 연결되어 통신하고 전원을 공급받기 때문에 케이블을 어떻게 연결하여 시공할지도 주요 고려 대상이 된다. 두 번째로는 Panel 설계가 있다. 이 Panel 은 크게 Local Panel , PLC Panel(ESD), Mashalling Panel(DCS) 등으로 나누어진다. Local panel의 경우는 현장에 계기와 함께 설치되는 패널을 말하고, ESD 나 DCS는 시스템을 전체적으로 일컫는 말인데, 모두 조종실(Control Room)에 관련된 제어를 위한 시스템이다. 각 부분에 대해서는 추가적으로 포스팅하여 간단한 그림과 함께 설명하겠다. 이어지는 포스팅들을 참고하여 주시기 바란다. 설계가 완료되면 공사를 진행하게 된다. 계장 공사는 크게 계기설치, Tubing, Cabling Pulling, Connection 으로 나뉜다. 계기를 각각 위치에 설치하고, Hook up을 위하여 Tubing을 진행한다. 그리고 케이블을 설계된 루트에 맞게 포설한 후, 각 계기와 Junction Box에 연결한다. 이렇게 공사를 마치면 계장업무 일련의 과정이 끝난다. 

 

3. 계장기술자가 되기 위해 알면 좋은 것들

먼저 계기에 대한 지식은 필수다. 그런데 이 계기 관련 지식이라는 것이 쉽게 접근하기가 어렵다. 온라인 스토어와 같은 곳에서 쉽게 구할 수 있는 품목도 아닐뿐더러, 정보를 얻을 수 있는 곳도 많지 않다. 그래서 이 블로그를 시작하게 되었다. 이것을 제외하고는 먼저, 전기 회로에 대한 기본적인 지식이 있으면 좋다. 계기는 약전을 원리로 작동하기 때문에 고압, 저압 전기까지는 알 필요 없지만, +, -, 접지 와 같은 기본적인 지식이 있으면 이해가 빠르다. 또한 약간의 물리적인 지식도 있으면 좋다. 계기의 작동원리는 전부 물리를 기본으로 하고 있기 때문이다. 앞으로 이어질 블로그에서도 자세히 설명할 예정이다. 또한 계기들이 공정유체와 접촉되는 부분의 재질을 선택할 때 약간의 화학, 재료공학 쪽의 지식이 있으면 유리하다. 배관설계에서 많은 부분 도움을 주지만, 알고 있으면 도움 되는 부분들이 많다. 또한 계장 업무를 하다 보면 기계에 대한 지식도 어느 정도 갖추게 된다. 보통 계기들은 기계에 부속되어 설치되기 때문에 기계의 작동원리나 구성원리를 먼저 알아야 알맞은 계기를 선택할 수 있기 때문이다. 마지막으로 PLC 자동제어에 관한 지식이 있으면 도움이 많이 된다. 계장의 핵심이라고 불리는 Logic이라는 것이 있는데, 이것은 자동제어의 필요성이 있을 때 사용한다. 이 Logic을 구성할 줄 알거나, 접해본 적이 있다면 도움이 많이 될 수 있다. 

 

4. 마치며

계장이라는 것을 생소하게만 느꼈을 테지만, 사실은 우리에게 가까이 있는 것이다. 집에 달려있는 난방기에 달려 있는 온도계도  계장이다. 이것을 업무로 삼고자 마음먹은 독자나, 업무상 필요하여 검색을 통해 이 글을 보고 있는 분들에게 조금이나마 도움이 되었으면 하는 마음으로 집필을 시작하였다. 필자 또한 계속해서 새로운 것을 접하면서 알게 된 내용들을 업데이트하여 충실한 정보가 있는 블로그로 발전시켜나가고자 한다. 추가적으로 필요한 내용이 있다면 댓글을 통해 문의해 주시길 바란다.