P&ID(배관 및 계기 다이어그램)에 사용되는 계기류 종류와 역할

P&ID(Process and Instrumentation Diagram)는 공정 플랜트나 시스템에서 장비, 배관, 밸브, 계기류 등의 상호작용을 도면으로 표현한 문서입니다. 이 중 계기류는 시스템의 상태를 측정하거나 제어하는 장비로, 공정의 안전성과 효율성을 보장하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이번 글에서는 P&ID에 사용되는 주요 계기류와 그 특성에 대해 알아보겠습니다.

압력 계기 (Pressure Instruments)

압력은 공정 안전과 직접 연결된 중요한 변수입니다.

1) 압력계 (Pressure Gauge, PG)

용도: 특정 지점의 압력을 눈으로 확인

특징: 다이얼 형태로 직접 표시하며, 주로 기계적 방식 사용

2) 압력 트랜스미터 (Pressure Transmitter, PT)

용도: 압력 데이터를 전기 신호로 변환하여 제어 시스템(DCS/PLC)으로 전송

특징: 고정밀 측정 가능, 다양한 출력 신호(4-20mA, 1-5V 등)

3) 압력 스위치 (Pressure Switch, PS)

용도: 설정된 압력 값 도달 시 신호 발생 (ON/OFF 제어)

특징: 안전 시스템이나 인터록(Interlock) 기능에 자주 사용

 

온도 계기 (Temperature Instruments)

온도 조절은 제품 품질과 공정 반응성에 큰 영향을 미칩니다.

1) 온도계 (Temperature Gauge, TG)

용도: 공정 내 온도를 현장에서 직접 확인

특징: 바이메탈, 알코올, 수은 등 다양한 방식 존재

2) 온도 트랜스미터 (Temperature Transmitter, TT)

용도: 온도 신호를 표준 전기 신호로 변환해 송신

특징: RTD나 Thermocouple 등 센서 타입과 조합해 사용

3) 온도 스위치 (Temperature Switch, TS)

용도: 특정 온도 이상/이하일 때 신호 발생

특징: 냉각 시스템, 과열 방지 시스템에 필수적

 

유량 계기 (Flow Instruments)

유량은 공정 진행을 모니터링하는 핵심 데이터입니다.

1) 유량계 (Flow Indicator, FI)

용도: 유체의 흐름을 현장에서 직접 모니터링

특징: 간단한 로터리 타입부터 정밀한 초음파 타입까지 다양

2) 유량 트랜스미터 (Flow Transmitter, FT)

용도: 유량 정보를 제어실로 전송

특징: 차압식(Orifice, Venturi), 터빈식, 전자기식 등 다양한 측정 원리

3) 유량 스위치 (Flow Switch, FS)

용도: 설정된 유량 범위를 벗어나면 경고 또는 제어 동작 수행

특징: 펌프 보호, 냉각수 흐름 모니터링에 주로 사용

 

레벨 계기 (Level Instruments)

레벨 계측은 탱크나 용기 내부의 액체 또는 고체 상태를 파악하는 데 필요합니다.

1) 레벨 게이지 (Level Gauge, LG)

용도: 눈으로 직접 내용물의 높이를 확인

특징: Sight Glass(투명 관) 타입이나 자력식 부표 타입 등이 있음

2) 레벨 트랜스미터 (Level Transmitter, LT)

용도: 레벨을 신호로 변환해 제어실로 전송

특징: 초음파, 레이저, 압력식 등 다양한 기술 활용

3) 레벨 스위치 (Level Switch, LS)

용도: 특정 레벨에 도달 시 알람이나 펌프 제어

특징: 플로트(부력) 타입, 전도성 센서 타입 등 다양

 

분석 계기 (Analyzer Instruments)

분석기는 공정 유체의 성분, 농도, 특성을 측정합니다.

1) 가스 분석기 (Gas Analyzer, GA)

용도: 배출 가스나 공정 가스 내 특정 성분 농도 측정

특징: O₂, CO₂, NOₓ 등 다양한 성분 분석 가능

2) 액체 분석기 (Liquid Analyzer, LA)

용도: 액체 샘플의 pH, 전도도, 농도 등을 측정

특징: 화학 공정, 수처리 플랜트 등에서 필수적

 

제어 및 알람 계기

1) 컨트롤러 (Controller, PIC, TIC, FIC 등)

용도: 측정된 값을 기준으로 자동 제어 명령 수행

특징: PID 제어 알고리즘 사용, 로컬 또는 중앙제어 가능

2) 알람 및 인터록 장치 (Alarm, Interlock)

용도: 설정된 조건을 초과하면 경고를 발생시키고, 경우에 따라 시스템 차단

특징: 안전성을 확보하기 위한 필수 요소

P&ID 기호와 태그 (Symbols and Tagging)

P&ID 기호와 태그 (Symbols and Tagging)

P&ID에서는 계기류를 다음과 같이 약어와 기호로 표기합니다.

P: Pressure

T: Temperature

F: Flow

L: Level

A: Analyzer

예시)

PT: Pressure Transmitter (압력 트랜스미터)

TIC: Temperature Indicating Controller (온도 표시 제어기)

FIC: Flow Indicating Controller (유량 표시 제어기)

이와 같은 표준 약어와 도형 기호를 사용해 도면상에 일관성 있게 표현합니다.

P&ID에 등장하는 계기류는 단순한 측정 장비를 넘어, 공정 제어, 안전 유지, 품질 보증을 위한 핵심적인 역할을 담당합니다. 압력, 온도, 유량, 레벨, 분석 등 다양한 프로세스 변수를 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있도록 돕기 때문에, 각 계기류의 기능과 특성을 정확히 이해하는 것이 매우 중요합니다.

P&ID에서는 다양한 계기류를 표준화된 심볼(Symbol)로 표현합니다. 심벌을 통해 어떤 종류의 계기인지, 어떤 기능을 하는지 한눈에 파악할 수 있습니다. 아래는 자주 사용하는 계기 심벌과 의미입니다.

 

기본 계기 심볼

1) 심벌 의미
○ 현장 설치된 계기 (Field Mounted)
◇ 제어실(컨트롤룸)에 설치된 계기 (Centralized)
□ 보조 기능(컴퓨터 시스템, 데이터 기록 등) 관련 계기
※ 심벌의 외형으로 설치 위치나 장비 타입을 구분합니다.

계기 타입별 심볼 조합

 

2) 약어 의미 설명
P Pressure (압력) 압력 측정 관련 계기
T Temperature (온도) 온도 측정 관련 계기
F Flow (유량) 유량 측정 관련 계기
L Level (레벨) 액체나 고체의 높이 측정 계기
A Analyzer (분석기) 성분 분석, 농도 측정 계기
H High (상한) 높은 값 경보
L Low (하한) 낮은 값 경보
I Indication (표시) 측정값을 표시
C Control (제어) 제어 기능 포함
S Switch (스위치) 설정 조건 초과 시 ON/OFF
E Element (요소) 직접 측정하는 센서 또는 소자

 

3) 심볼 예시

표시 의미
PT Pressure Transmitter (압력 트랜스미터)
TI Temperature Indicator (온도 표시기)
FIC Flow Indicating Controller (유량 표시 제어기)
LSH Level Switch High (레벨 고위 경보 스위치)
LAH Analyzer Alarm High (분석기 상한 알람)
PDIT Pressure Differential Indicator Transmitter (차압 표시 전송기)

 

4) 추가 심볼 요소

심볼 의미
실선 (━) 실제 물리적 연결 (파이프, 전선 등)
점선 (⋯⋯) 신호선 (전기적, 전자적 신호 전달)
세로 막대기 ( )
화살표 (→) 신호 흐름 방향 표시

 

P&ID 배관의 종류 및 특성

P&ID(Process and Instrumentation Diagram)는 공정 및 계측 다이어그램으로, 산업 설비의 공정 흐름을 시각적으로 표현합니다. 이 다이어그램에는 배관, 밸브, 펌프 등 다양한 구성 요소가 포함되며, 각 구성 요소의 종류와 특성은 공정의 안정성과 효율성에 매우 중요한 역할을 합니다. 이 문서에서는 P&ID에서 사용되는 주요 배관의 종류와 그 특성을 살펴보겠습니다.

 

배관의 종류

1) 탄소강 배관 (Carbon Steel Pipe)
용도: 일반적으로 고온 고압의 공정에서 사용됩니다.
특성: 높은 강도를 가지고 있으며, 내구성이 뛰어나지만 부식에 취약할 수 있습니다. 따라서 내부 코팅이나 외부 페인트 처리가 필요할 수 있습니다.

2) 스테인리스강 배관 (Stainless Steel Pipe)
용도: 화학, 식품, 제약 산업 등 부식에 민감한 공정에서 사용됩니다.
특성: 부식 저항성이 매우 뛰어나며, 위생적인 환경에서도 사용 가능합니다. 고온에서도 물리적 특성이 유지됩니다.

3) 구리 배관 (Copper Pipe)
용도: 주로 냉각수, 공기 및 가스 라인에 사용됩니다.
특성: 부식 저항성이 좋으며, 열전도율이 높아 열 교환 시스템에 적합합니다. 그러나 비용이 비교적 높고, 고온에서는 사용이 제한될 수 있습니다.

4) 플라스틱 배관 (Plastic Pipe)
용도: 화학약품, 저압 시스템 및 배수 시스템에 사용됩니다.
특성: 부식에 강하며, 경량이지만 고온 및 고압 환경에서는 사용이 제한됩니다. 대표적인 예로 PVC, CPVC, PP, PE 등이 있습니다.

 

배관의 특성

1)  내식성 (Corrosion Resistance)
배관이 화학적 반응에 의해 손상되는 것을 방지하는 능력입니다. 스테인리스강과 플라스틱 배관이 높은 내식성을 가지고 있습니다.

2) 내압성 (Pressure Resistance)
배관이 내부의 압력을 견딜 수 있는 능력입니다. 탄소강 배관은 높은 내압성을 가지고 있어 고압 공정에서 주로 사용됩니다.

3 ) 열전도성 (Thermal Conductivity)
배관이 열을 전달하는 능력으로, 구리 배관이 가장 높은 열전도성을 가집니다. 이는 주로 냉각수나 열 교환 공정에서 중요합니다.

4 ) 위생성 (Sanitary Properties)
특히 식품 및 제약 산업에서 중요한 특성으로, 배관이 오염을 방지하고 위생적인 상태를 유지할 수 있는 능력을 의미합니다. 스테인리스강 배관이 이러한 특성을 충족합니다.