안녕하세요! 공돌이 첨삭입니다.
오늘은 플랜트 설계 업무에 대해서 설명드리고자 합니다. 많은 플랜트 설계 관련 글들이 전문적으로 작성되어 있지만, 실제 업무가 어떻게 진행되는지 시각적으로 떠올리기는 쉽지 않습니다.그래서 이번에는 복잡한 플랜트 용어나 기술적인 설명은 뒤로 미루고, 플랜트 설계 업무가 어떻게 이루어지는지 쉽게 풀어 설명드려 보겠습니다.
🔎 플랜트란?
우선, 플랜트란 무엇일까요?
플랜트는 식물이란 뜻과 함께, 무언가를 심는다는 의미를 보유하고 있습니다. 또 다른 의미로는 직접 생산을 하는 일련의 기계나 공장 등의 설비 시스템을 총칭합니다.
플랜트 사업은 비어있는 땅 부지에 제품을 생산할 수 있는 공장을 건설하는 사업을 의미하는데, 그 형태가
비어있는 땅 부지에 공장을 심어 제품들을 제조하는 형태가 식물을 심어 열매를 수확하는 과정과 비슷하죠.
플랜트 기업은 고객의 요구사항에 맞게 공장을 설계하고 건설하는 것이 주요 사업입니다. 이 과정에서 다양한 업무가 포함되며, 대게 EPC(Engineering, Procurement, Construction) 단계로 업무가 수행됩니다.
1. 설계 (Engineering)
플랜트 설계는 고객사가 생산하고자 하는 제품을 제조할 수 있도록 공장을 설계하는 과정으로, 배관, 기계, 전기, 공정 등 공장 운영을 위해 필요한 모든 요소들을 포함하여 설계합니다.
설계는 크게 기본 설계와 상세 설계로 나뉩니다.
(1) 기본설계(Feasibility Study & FEED)
프로젝트의 타당성을 검토하고, 기본적인 공정 흐름도(PFD, Process Flow Diagram) 설계 및 주요 장비의 사양을 결정하는 단계입니다. 이 단계에서는 프로젝트의 전체적인 방향을 설정하고, 공정의 개략적인 흐름을 설계합니다.
(2) 상세설계(Detailed Engineering)
기본 설계를 기반으로 세부적인 공정 및 장비 설계를 진행하는 단계입니다. 해당 단계에서는 공정의 개략적인 흐름뿐만 아니라 배관, 계장, 주요 장비 사양 등 세부적인 요소들을 모두 설계합니다. (공정 배관 계장도 P&ID; Process & Instrumentation Diagram 작성)
기업마다 개념설계, 기본설계, feed, 상세설계 업무 범위가 더 상세하게 나누어져 있기도 하지만, 크게 위 두가지 업무로 나뉘어 집니다.
2. 구매 (Procurement)
설계가 완료되면, 설계한 내용을 바탕으로 필요한 장비 및 자재를 구매, 조달하는 과정을 진행합니다.
(1) 장비 및 자재 선정
공정 설계에 맞는 장비 및 자재를 선정하고, 사양과 견적을 검토합니다. 이때, 적절한 가격과 품질을 보유한 장비 및 자재를 발주합니다.
(2) 공급업체 선정 및 계약
장비 및 자재를 가장 적절한 비용으로 제공할 수 있는 공급업체를 선정합니다.또한, 장비 및 자재 조달 계약을 체결하고, 납품 일정을 조율합니다.
(3) 물류 및 조달 관리
발주한 장비와 자재가 공사 일정에 맞춰 적시에 현장에 도착할 수 있도록 물류를 관리합니다.수입이 필요한 경우 세관 통관 및 운송 절차도 포함됩니다.
3. 건설 (Construction)
설계와 조달이 완료되면, 조달한 장비와 자재를 바탕으로 현장에서 플랜트를 실제로 건설하는 단계를 진행합니다. 건설 단계에서는 기초 공사부터 구조물 설치, 배관 및 전기 설비 시공, 시운전까지 계획대로 안정적으로 생산될 수 있도록 모든 과정을 관리합니다.
(1) 기초 공사 및 현장 준비
부지의 지반 상태를 확인하고, 토목 및 기초 공사를 수행하여 안정적인 기반을 조성합니다.
(2) 구조물 및 장비 설치
철골 구조물을 시공하고, 주요 공정 장비를 설치하여 플랜트의 기본 틀을 구성합니다.
(3) 시운전 및 최종 점검
기계 및 공정 설비의 시운전을 통해 정상 작동 여부를 점검합니다.플랜트가 설계 기준에 맞게 가동되는지 검토한 후 고객사에 최종 인도합니다.
모든 기업이 EPC 전과정을 수행하는 것은 아니며, 일부 기업은 설계만을 전문적으로 담당하며, 일부는 장비 및 자재 공급에 특화되어 있고, 또 다른 기업들은 시공만을 전문적으로 수행합니다. 이처럼 공장 부지 건설에 기여하는 다양한 기업들을 통칭하여 플랜트 기업이라고 합니다.
🔎 이 중 플랜트 설계는 어떤 업무를 할까?
플랜트 설계는 앞 Engineering 단계의 업무를 담당합니다. 고객사에서 요구하는 바에 맞게, 공정을 설계하거나 배관,기계, 계장 등을 설계하는 업무가 있고 이 모든 업무를 한 공정설계자가 다 수행하는 것은 아니며, 각 분야별 전문가들이 설계에 참여
1. 공정 설계
공장에서 원료가 최종 제품으로 변하는 전체 과정(공정)을 설계하는 단계입니다. 원료가 어떤 장비를 거치고, 어떤 반응을 통해 변하는지를 결정하며, 이를 도식화(PFD, P&ID)하여 표현합니다.
✅ 예시
- 정유 플랜트: 원유를 여러 온도로 가열하여 휘발유, 디젤, 등유 등으로 나누는 과정을 설계
- 석유화학 플랜트: 나프타를 가열하여 에틸렌, 프로필렌 등의 원료 화합물을 만드는 공정을 설계
발전 플랜트, 석유화학 플랜트, 가스 플랜트 등 화학 반응을 기반으로 한 플랜트가 많기 때문에 공정 설계 분야에서는 화학공학 전공자를 많이 채용합니다.
2. 기계 설계
공정에서 필요한 장비(반응기, 펌프, 압축기 등)의 크기와 성능을 결정하고 배치합니다. 이때 일반적으로 EPC 기업의 기계 설계자는 반응기, 펌프 등을 직접 설계하는 것이 아닌 펌프 용량, 재질 등 세부 스펙을 계산하고 설정하는 역할을 담당합니다. 반응기 설계는 반응기 업체가, 펌프 설계는 펌프 업체가 진행하게 되죠!.
✅ 예시
- 열교환기 설계: 반응기 내부 온도를 일정하게 유지하기 위해 필요한 열전달 면적과 재질을 결정
- 압축기 설계: 천연가스를 파이프라인으로 보내기 위해 압축할 때 필요한 용량과 압력 계산
기계 설계는 설비의 스펙을 결정해야 하는 분야로, 설비에 대한 이해를 보유하고 있는 기계공학 전공자를 많이 채용합니다
3. 배관 설계
플랜트 내에서 원료, 반응 물질, 제품 등을 이동시키는 배관을 설계하는 과정입니다. 유체의 흐름, 온도 변화, 압력을 고려하여 배관의 크기와 배치를 결정합니다.
✅ 예시
LNG 배관 경로 설계: 유체의 흐름 경로를 최적화 하고, 수축과 팽창 정도를 고려해 적절한 재질과 길이, 서포트 배치 등을 설계합니다.
- 유체역학과 재료역학에 대한 이해가 필요한 분야로 기계공학도를 많이 채용합니다.
4. 전기 설계
전기 설계는 플랜트 내부의 전력 공급 및 분배 시스템을 설계하는 과정입니다. 외부 전력을 플랜트 내부로 끌어오는 과정, 직류전력을 교류로 변환하는 과정, 전력을 효율적으로 분배하는 과정을 구체적으로 설계합니다.
✅ 예시
- 변압기 설계: 발전소에서 생산된 전력을 장거리 송전이 가능하도록 변압기 용량과 배치를 설계
- 배전 시스템 설계: 플랜트 내부에서 각 장비로 전력을 효율적으로 전달하는 전력망 설계
전력 시스템의 이해가 필수적인 분야로, 전기공학 전공자를 많이 채용합니다.
5. 계장 설계
계장 설계는 플랜트 내의 계측 및 제어시스템을 설계하는 과정입니다. 플랜트에서 사용되는 압력, 온도, 유량, 레벨 센서 등의 계측 장비를 배치하고, 이를 자동화 시스템과 연계하여 공정을 제어하는 역할을 수행합니다.
✅ 예시
- 센서 배치 설계: 반응기 내부 온도와 압력을 측정하기 위해 적절한 위치에 온도 센서, 압력 센서 배치
- DCS(Distributed Control System) 설계: 공정 자동화를 위해 PLC 및 SCADA 시스템 설계
자동제어, 센서, 프로그래밍 지식이 필요한 분야로, 전기·전자공학, 제어계측공학 전공자를 많이 채용합니다.
6. 토목·건축 설계
토목·건축 설계는 플랜트가 안전하게 운영될 수 있도록 기반 구조물과 건축물을 설계하는 과정입니다.플랜트의 주요 장비를 지지할 구조물, 기초, 도로, 배수 시스템 등을 설계하며, 내진 설계, 부식 방지, 화재 안전 등의 요소도 고려합니다
✅ 예시
플랜트 구조물 기초 설계: 반응기, 압축기, 저장 탱크 등의 무게와 진동을 견딜 수 있도록 적절한 기초 구조를 설계
플랜트 건물 설계: 설비들의 배치도를 바탕으로 건축물 설계, 갖춰야 하는 내진, 방폭 등의 조건에 맞게 자재와 구조를 설계
토목·건축 설계는 구조공학, 지반공학, 건축공학 등에 대한 이해가 필수적인 분야로, 토목공학, 건축공학 전공자를 많이 채용합니다.
🔎 어떤 역량을 바탕으로 어필해야 할까?
해당 분야에서 가장 기본이 되는 필수 역량은 문제 해결에 필요한 지식입니다. 업무 수행과 문제 해결을 위해 가장 중요한 것은 문제 해결에 필요한 지식이며 기본적인 원리를 모른 채로 효율적인 설계를 수행하는 것은 불가능합니다. 불을 피우는 원리와 방법을 모르면 불을 효율적으로 피울 수 없는 것 처럼 말이죠.
지원 분야에서 차별점을 만들기 위해서는 단순히 P&ID 작성법을 배웠다, 꼼꼼한 역량을 보유하고 있다, 의사소통 능력이 강점이다라고 강조하는 것만으로는 부족합니다. 해당 분야에서 요구되는 공학 지식을 기반으로, 이를 활용하여 실질적인 문제를 해결할 수 있음을 어필해야 합니다.
예를 들어, 배관 설계 분야에서는 단순히 설계 툴을 다룰 줄 아는 것보다,
- 유체역학적 지식을 기반으로 유체의 흐름을 해석하고 이를 바탕으로 배관 폭, 길이 설계 과정에 반영 할 수 있다.
- 재료역학적 지식을 바탕으로 배관 내 압력과 온도 변화에 따른 적절한 소재와 두께를 선정할 수 있다.
- 유체의 점도, 유량, 압력 손실을 고려한 배관 설계를 수행할 수 있다
와 같이 공학적 지식을 활용하여 실질적인 설계 문제를 해결할 수 있음을 강조하는 것이 더욱 차별성 있게 역량을 어필하는 방법이죠.
이는 꼭 관련 직접적인 경험이 아니어도 연관성이 있는 경험을 바탕으로 어필할 수 있습니다. 냉각기를 설계할 때, 수축과 팽창을 고려해 특정 열팽창계수를 가진 소재를 선택한 경험이 있다면, 배관 설계에 도움이 되고 유체 특성을 제어한 경험이 있다면 이 또한 배관을 설계하는데 도움이 될겁니다.
때문에 학부 과정 동안 경험을 쌓는 것도 너무 플랜트 공정설계라는 업무에 치중하여, 업무에 대한 지식을 쌓으려고 하는 것보다 본질적인 역할에 충실해 공학도로서의 역량을 개발하는 것이 더욱 취업에 유리한 방향입니다.
🔎 역량은 어떻게 쌓을까?
학부 과정 중에는 지원 분야 공학에 대한 이해를 개발할 수 있는 학부연구생, 인턴, 공모전 등의 활동에 참여하려고 노력하고 이후에는 전공 관련 기사자격증을 취득하거나 플랜트 산업 협회 혹은 현대 건설 등에서 제공하는 교육 프로그램에 참여해 직접 공정모사, 설계 등을 할 기회를 얻으면 좋을 것 같습니다.
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공돌이첨삭
안녕하세요 :) 공돌이 첨삭 입니다.
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