Local Instrument : 종류와 구성

이 블로그에서는 현장에 설치되는 계기(Local Instrument)의 종류와 구성에 대해 알아보도록 할 것이다. 내용을 너무 많이 적으면 집중도가 떨어지기 때문에, 현업에서는 Local Instrument를 어떤 기준으로 구분하는지, 그리고 어떤 자료를 통해서 그것을 파악하는지 그림으로 설명할 것이다. 현업에서 사용되는 자료는 대외비 자료인 것이 대부분이므로 , 필자가 직접 그린 일러스트를 사용하도록 할 예정이다. 

 

1. 종류

계기 업무를 하기 시작하면 가장먼저 접수할 수 있는 자료는 P&ID이다. 이것은 Piping And Instrument Diagram의 약자로서 보통 프로젝트를 시작하면서 사업주 혹은 EPC 업체의 공정팀에서 만들어진다. 해당 자료에는 아래와 같이 계기가 표현되어 있다. 

그림 1 : 대표적인 계기의 종류

P : Pressure(압력), T : Tempoerature(온도), F : Flow(유량), L : Level(액위) 를 나타낸다. 그리고 이 네 가지 알파벳 다음에 붙어 있는 것이 그 공정상태를 어떤 것으로 측정하는지에 대한 것이다. T : Transmiter(변환전송기), E : Element(측정기), G : Gauge(게이지)로 크게 나뉜다.

여기서 먼저 설명해야 할 것은 Pressure(압력계)처럼 압력측정기가 Trasnmitter 내에 내장되어 있는 것은 별도의 Element(측정기)가 필요 없으며 P&ID 에도 표기되지 않는다는 점이다. 그리고 Temperature 나 Flow처럼 Element 가 별도로 필요한 항목의 경우에는 위 그림처럼 점선으로 두 항목이 묶여 있는 것으로 표기된다. 이것은 케이블 혹은 튜브로 두 계기 간에 연결되어 있다는 것을 뜻한다.

끝 글자가 G로 표현되어 있는 경우에는 현장에서만 확인할 수 있는 게이지 형태로 설치된다는 것을 알면 된다. 

 

2. 계기의 구성

위 P&ID 에 표기되는 4개 종류의 계기에 대해 이해했다면, 이제는 이러한 계기들이 어떤 루트로 Control room 에 전달되는지를 알아야 한다. 계기업무를 진행할 때 이 내용은 중요도가 매우 높다. 그만큼 글로 설명하여 한번에 이해하기는 어려울 수 있으니, 아래 그림을 참고해서 설명하도록 하겠다.

그림 2 : 계기에서 C.R Room 까지

위 그림은 계기에서 어떤 과정으로 Control room 까지 신호가 전달되는지에 대한 내용이다. 복잡한 내용을 아주 간단하게 만들었는데, 원리는 위 그림에서 벗어나지 않는다. 현장 계기에서 현장에 있는 Junction box라고 부르는 박스까지 개별 케이블로 연결되고 나면, JB 에서부터는 Control Room까지 멀티케이블이라고 부르는 케이블로 신호를 전송한다. 이렇게 하는 이유는 각 계기에서 나오는 개별 케이블을 다발로 묶여 있는 멀티케이블로 모아서 가져가야 일이 조금 더 간편해지기 때문이다. 이렇게 보낸 신호는 Control Room에서 공장 각 부분의 공정상태를 파악하는 데 사용된다. 여기까지 이해했다면, 계장의 전반적인 루프(Loop)는 이해한 셈이다. 이제 다음 단계로 각 계기별 신호가 어떻게 수발신이 되는지 알아보도록 하자.

그림 3 : 각 신호의 종류와 구성

위 그림 3은 현장 계기를 이루는 신호를 어떻게 구분하는지를 나타내었다. 얼핏 보면 그림 2와 비슷한 것처럼 보인다. 하지만 중요한 차이가 있다. 먼저 현장 계기를 이루는 요소를 4가지로 나누었다. 한번 살펴 보자. 첫 번째는 Transmitter. 이것은 압력, 온도, 유량, 액위와 같은 계측 유체와 상관없이 신호를 전달하는 것, 즉 "전송기"이다. 이 신호는 전선을 타고 전달되는데, 주로 사용되는 것은 4~20mA 아날로그 신호다. 바꾸어 말하면 어떤 유체를 측정하든 Control Room으로 보내지는 신호는 이 아날로그 4~20mA 신호라는 것이다. 그리고 이 신호는 Analog Input으로 취급되는데, 이 이유는 모든 수발신 방향은 Control Room을 기준으로 표현되기 때문이다. 두 번째는 우리가 가정에서 사용하는 스위치와는 반대되는 개념이다. 우리는 스위치를 우리가 무엇을 켜고 끄는 것을 생각하지만, 공장에서는 해당 유체가 어떤 값에 다다르면 그 신호를 디지털로 전송하는 것을 칭한다. 여기서 아날로그와 디지털의 차이는 아날로그는 어떤 범위를 나타낼 수 있는 값을 가진 신호고, 디지털 신호는 0과 1, 이진법으로 이루어진 신호라고 생각하면 이해가 쉽다. 세 번째는 Positioner이다. 위에 설명한 내용에는 들어있지 않았지만, Transmitter의 반대 역할을 한다고 보면 된다. DCS나 ESD와 같은 시스템으로부터 값을 전송받아서 현장에 위치한 밸브, 댐퍼 등을 전송받은 값에 맞게 동작시켜 준다. 이것은 4~20mA를 시스템으로부터 전송받아 동작하므로 AO 시그널로 분류한다. 마지막 네 번째는 Solenid Valve이다. 이것은 포지셔너와 같은 역할을 하지만 디지털 신호를 받아 열거나 닫거나 둘 중에 하나를 결정하는 역할을 한다. 이 또한 계장이라기보다는 밸브나 댐퍼를 동작시키는 역할을 한다.

 

3. 요약

이번 블로그에서는 위와 같이 계기라고 부르는 것의 종류와 그것이 P&ID라고 부르는 가장 기본이 되는 도서에서 어떻게 표현되는지를 알아보았다. 그리고 각 계측기가 계측한 값을 시스템에 어떻게 수발신 하는지를 종류별로 알아보았다. 이 신호 송수신 시스템에서 추가적으로 포지셔너와 솔레노이드 밸브가 어떤 역할을 하는지도 알아보았다. 이 내용을 먼저 다룬 이유는 이 신호를 얼마나 효율적으로 구성하는지가 계장업무의 관건이기 때문이다. 이 신호의 구성을 먼저 숙지하고 각 계기에 대해서 개별적으로 다룬다면 조금 더 이해가 빠를 것으로 생각했다. 다음 블로그부터는 각 계기에 대한 세부적인 사항을 설명하도록 하겠다. 4종류의 계측기에 대한 설명이 끝나면, 차례대로 Local Panel, Analyzer(분석기) 등에 대해 다루고, 마지막으로는 Logic에 대하여 설명하도록 할 것이다. 이 블로그에 필자가 설명하는 내용보다도 더 포괄적으로 많이 알고 계시는 독자들도 있을 것으로 안다. 다만, 이 블로그는 계장 업무 초반에 많은 부침을 겪고 있는 신입 계장 엔지니어와, 계장에 대한 이해가 더 필요한 독자들을 위해 만들었으니 너그러운 마음으로 봐주시면 좋겠다. 관심과 댓글은 언제나 환영이다.