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가끔 뉴스에서 어느 지역에 정전이 일어나 한동안 큰 혼란이 빚어졌다는 내용이 보도되곤 한다. 그때마다 우리는 현대 사회가 전기에 얼마나 의존하는지를 뼈저리게 깨닫곤 한다. 우리들 대부분은 아침에 일어나면 먼저 전등을 켜고, 냉장고를 열어 공장에서 만든 식품을 꺼내 먹고, 옷을 입은 후 자동차나 지하철을 타고 학교나 일터로 향한다. 그리고 밤이 되면 TV를 보거나 인터넷이나 게임을 하다가 잠자리에 든다. 이 모든 것이 플랜트의 산물이다. 즉, 우리가 일상에서 사용하는 거의 모든 제품이나 에너지가 플랜트를 거쳐 나온다.
《처음 읽는 플랜트 엔지니어링 이야기》는 이러한 플랜트에 관한 이야기다. 플랜트 엔지니어의 생활을 생생하고 재미있게 소개해서 독자들에게 호평을 받은 《나는 플랜트 엔지니어입니다》의 저자 박정호 기술사가, 이번에는 ‘플랜트 엔지니어링’에 관해 좀 더 진지하면서도 부담없이 읽을 수 있도록 쓴 책이다. 이 책은 플랜트 분야 전공자이거나 플랜트 프로젝트에 관해 거시적 시각을 얻으려 하는 업계 종사자뿐만 아니라 일반 독자도 읽기 쉽게 구성하였으며, 실생활과 연관된 다양한 원리와 예시도 함께 소개했기 때문에 흥미롭게 읽을 수 있다.

석유 만드는 플랜트와 즉석국 만드는 플랜트는 사실 비슷하다고?
플랜트의 굴뚝에서 뿜어져 나오는 불꽃은 무엇일까?
지속가능한 지구를 위해 유해물질을 제거하는 플랜트가 있다고?
육상 플랜트와 해양 플랜트는 어떻게 다를까?
플랜트는 누가, 어떻게 만드나?
플랜트 회사에 취업하려면 어떻게 해야 하지?

플랜트가 뭐냐고? 일상생활의 기반이자 주춧돌
-라면부터 친환경에너지까지 만드는 플랜트
가끔 뉴스에서 어느 지역에 정전이 일어나 한동안 큰 혼란이 빚어졌다는 내용이 보도되곤 한다. 그때마다 우리는 현대 사회가 전기에 얼마나 의존하는지를 뼈저리게 깨닫곤 한다. 우리들 대부분은 아침에 일어나면 먼저 전등을 켜고, 냉장고를 열어 공장에서 만든 식품을 꺼내 먹고, 옷을 입은 후 자동차나 지하철을 타고 학교나 일터로 향한다. 그리고 밤이 되면 TV를 보거나 인터넷이나 게임을 하다가 잠자리에 든다. 이 모든 것이 플랜트의 산물이다. 즉, 우리가 일상에서 사용하는 거의 모든 제품이나 에너지가 플랜트를 거쳐 나온다. 《처음 읽는 플랜트 엔지니어링 이야기》는 이러한 플랜트에 관한 이야기다.
플랜트는 좁게는 공장을 의미하지만, 넓게는 어떠한 원료나 에너지를 활용하여 우리 일상생활에 필요한 제품이나 또 다른 형태의 에너지를 생산하는 설비를 뜻한다. 해외에서 수입해 온 원유를 활용하여 휘발유, 경유, 아스팔트처럼 실생활에 유용한 물질을 만드는 것이 플랜트다. 또한 화력, 원자력, 그리고 풍력 등의 에너지로 전기를 생산하거나, 밀가루와 식용유를 활용하여 빵이나 라면 같은 식품을 만들어내는 것도 플랜트다. 옷이나 플라스틱 제품처럼 생활에 쓰이는 다양한 물건, 집에서 쓰이는 도시가스 등 많은 것도 플랜트를 통해 생산된다. 이처럼 현대인이 평생 사용하는 거의 모든 물건이 플랜트를 거쳐 나온 것인 만큼 플랜트는 우리의 삶과 밀접하다. 세계의 모든 플랜트가 당장 가동을 멈춘다면 어떻게 될까? 그로 인한 불편과 혼란은 말로 설명할 수 없을 것이다. 사실상 현대 문명이 움직임을 멈추는 일이기 때문이다.

우리나라의 대들보 산업 플랜트의 세계
플랜트 하면 우리는 무엇을 떠올릴까? 드넓은 바다나 산업단지에 세워진 공장의 높은 굴뚝에서 모락모락 연기가 피어오르거나 불꽃이 일어나고, 땅 위의 복잡한 배관에서는 여러 물질이 쉴 새 없이 이동하는 모습일 것이다. 산업사회의 위용을 보여주는 이러한 플랜트들은 석유나 천연가스를 생산하는 오일과 가스플랜트, 원유를 가공하여 여러 가지 생산물을 만드는 석유화학플랜트, 전기를 생산하는 발전플랜트, 지속가능한 지구를 위한 환경과 담수플랜트 등이 대표적이며, 세세하게 구분하면 더욱 다양해진다. 이처럼 플랜트는 공통점이 없을 정도로 다양해 보이지만, 실제로 적용되는 장치와 설비는 일맥상통한다. 플랜트의 본질은 원료를 처리하여 사람에게 유용한 것을 만들어내는 것으로서, 이 과정에 적용되는 각종 장치, 설비와 기법은 비슷하기 때문이다.
우리 삶에 없어서는 안 되는 다양한 제품과 에너지를 생산하며 일상을 풍요롭게 해주는 플랜트는 많은 전문가와 고도의 기술력을 기반으로 건설된다. 플랜트 산업은 1950년대 전쟁 때문에 국토의 대부분이 파괴된 우리나라가 수십 년 만에 경제를 크게 성장시키고 선진국 반열에 오른 비결이기도 하다. 또한 현재도 우리의 수출 주력상품이기도 하다. 우리나라의 여러 회사가 플랜트를 설계하고 건설할 수 있는 능력을 갖추고 세계를 무대로 각종 플랜트 프로젝트를 수행하여 국제적으로 인정받고 있다.
플랜트는 공학에 관심 있거나 종사하는 사람에게는 매력적인 분야지만, 일반인에게는 생소한 분야이기도 하다. 우리나라의 경제성장에 큰 역할을 했고 지금도 중요한 역할을 하고 있지만 쉽게 배우거나 접하기 어려운 분야이기 때문일 것이다. 이러한 점을 아쉬워한 필자는 플랜트 엔지니어의 삶을 소개한 《나는 플랜트 엔지니어입니다》에 이어, 일반 독자들도 플랜트를 구체적이고 쉽게 이해할 수 있도록 《처음 읽는 플랜트 엔지니어링 이야기》를 집필했다.

누구나 이해할 수 있도록 플랜트 전문가가 저술한 안내서!
-플랜트의 원리부터 설계와 건설 과정, 그리고 관련 구성원들의 역할까지 꿰뚫는다
《처음 읽는 플랜트 엔지니어링 이야기》는 크게 세 부분으로 나뉜다. 1장 〈플랜트란 무엇인가〉는 플랜트의 정의부터 시작하여 세상에 존재하는 수많은 플랜트의 종류, 이들의 중요한 원리, 그리고 장치와 시스템에 대해 이야기한다. 2장 〈플랜트 엔지니어링은 무엇인가〉는 플랜트가 어떤 과정을 거쳐 건설되는지를 설명하며, 설계부터 최종 운전 단계에 이르기까지 각 단계들을 소개한다. 3장 〈플랜트 엔지니어는 무슨 일을 하나〉는 플랜트를 설계하고 건설하는 데 참여하는 구성원들의 역할과 일에 대해 소개한다. 그리고 각 장 끝부분에는 일반인이나 관련 업계 종사자들이 자주 하는 질문에 대한 답변과 플랜트 전문가가 되기 위한 팁도 담아 독자들이 궁금증을 해소할 수 있도록 했다.
《처음 읽는 플랜트 엔지니어링 이야기》는 플랜트 분야 전공자이거나 플랜트 프로젝트에 관한 거시적 시각을 얻으려 하는 업계 종사자뿐만 아니라 일반 독자도 읽기 쉽게 구성하였으며, 실생활과 연관된 다양한 원리와 예시도 함께 소개했기 때문에 공학이나 플랜트에 대한 기본지식이 없어도 흥미롭게 읽을 수 있다.
우리 삶에 유용한 플랜트의 핵심적 역할은 앞으로도 변함이 없을 것이다. 플랜트 분야는 다양한 신기술과 결합하여 새로운 모습으로 계속 탈바꿈하고 있다. 이 책은 현대를 살아가는 독자들이 삶을 영위하게 해주는 플랜트를 이해하는 첫걸음이 되어줄 것이다.

구보람(전남대학교 화학공학부 교수)
플랜트 분야로의 진로를 희망하는 대학생과 플랜트 엔지니어링 입문자를 위한 필독서로 강력히 추천한다. 이 책은 플랜트의 기본부터 기술적인 부분까지 아주 쉽게 풀어낸다. 다양한 플랜트 소개를 시작으로, 기본이 되는 과학적 원리와 구성 요소, 플랜트 건설에 관한 업무 흐름 소개를 통해 플랜트 엔지니어링의 처음부터 끝까지 모두 배울 수 있게 해준다. 특히 저자는 공학 계열 학생은 물론이고 초보 엔지니어들이 품을 만한 궁금증을 자신의 경험을 통해 속 시원히 해결해준다.

박상민(한국조선해양(주) 상무, 공학박사)
복잡하고 어려운 플랜트 엔지니어링을 이토록 쉽고 재미있게 풀어내는 저자의 능력이 놀랍다. 국내외 플랜트 현장이 어떻게 설계되고 운영되는지 알고자 한다면 이 책 한 권으로 충분하다. 플랜트 엔지니어를 꿈꾸는 학생들이 알아야 할 A부터 Z까지의 모든 내용이 담겨 있으며, 엔지니어로서의 경력을 이제 막 시작하는 주니어들에게는 다른 부서에서 어떤 업무가 진행되고 있는지, 그들과 어떻게 협력해야 하는지, 그리고 전문가로 성장하기 위해 어떤 노력이 필요한지를 안내하는 길잡이와 같은 책이다.

원왕연(경희대학교 화학공학과 교수)
공학 이론들의 결정체인 플랜트는 여러 복잡한 단계와 요소들로 구성되다 보니, 특정 기술에 집중하는 엔지니어가 전체 흐름을 파악하는 것이 쉽지 않다. 저자는 이러한 플랜트 설계의 전 과정을 매우 쉬운 용어들로 풀어냄과 동시에, 설계의 각 단계마다 엔지니어와 관리자의 역할을 보여줌으로써 이제 막 플랜트 시장에 발을 내딛거나 전 과정에 대한 정리가 필요한 실무 엔지니어에게 매우 좋은 청사진을 제시한다. 이 책은 플랜트 엔지니어링에 관심 있는 많은 공학도에게 좋은 길잡이가 되어줄 것이다.

지예영(베이커 휴즈 코리아 대표이사)
복잡한 플랜트 엔지니어링의 세계를 이해하기 쉽고 명확하고 재미있게 설명하는 책이다. 특히 에너지 부문에서 성공적인 경력을 쌓는 데 중요한 모든 요소를 다룬다. 다양한 유형의 플랜트에 관한 포괄적인 내용뿐 아니라 산업의 각 이해관계자가 플랜트를 건설하기 위해 어떻게 협력하는지에 대해서도 자세한 내용을 담아, 에너지와 플랜트에 관심이 있는 사람이라면 반드시 읽어야 할 필독서다!

머리말

1장 플랜트란 무엇인가

● 플랜트는 식물인가, 공장인가
원유와 가스를 생산하는 플랜트
석유를 가공하는 석유화학 플랜트
전기를 생산하는 발전 플랜트
고부가가치를 창출하는 정밀화학 플랜트
탈화석연료를 향한 신재생에너지 플랜트
지속가능한 지구를 위한 환경 플랜트

● 플랜트는 어떤 원리로 움직이나
유체역학: 유체의 이동에 관한 원리
열전달: 열의 흐름에 관한 원리
물질전달: 증류와 흡수
반응: 화학공학의 꽃

● 플랜트에는 어떤 장치들이 있나
펌프: 액체를 이송한다
압축기: 기체를 압축하고 이송한다
용기: 각종 물질을 저장하고 분리한다
열교환기: 물질의 온도를 높이거나 낮춘다
밸브: 물질의 흐름을 제어한다
계기: 플랜트의 각종 상태를 알아차린다

● 플랜트는 레고 장난감과 비슷하다
공정 시스템: 플랜트 고유의 목적에 따라 천차만별
유틸리티 시스템: 공정 시스템을 보조하라
안전 시스템: 플랜트를 보호하라

이것이 궁금해요

2장 플랜트 엔지니어링은 무엇인가

● 플랜트를 만드는 플랜트 프로젝트

● 플랜트 프로젝트는 어떻게 준비하나
타당성을 조사하고 기획한다
경제성과 미래의 변화도 생각한다
견적과 입찰을 준비한다

● 설계, 시작부터 끝까지 알아보기
전체 그림을 그리는 개념 설계
개념 설계보다 자세한 기본 설계
기본 설계를 업데이트하는 상세 설계

● 구매: 수많은 플랜트 구성품을 찾아라

● 건설: 드디어 플랜트를 만든다

● 프로젝트가 끝나면 무엇을 하나
운전과 유지보수
플랜트 운전법 교육
안전 교육

● 연구개발: 또 다른 프로젝트

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3장 플랜트 엔지니어는 무슨 일을 하나

● 플랜트 프로젝트에는 누가 참여하나
플랜트를 운영하는 발주자
플랜트를 설계하고 만드는 계약자

● 플랜트 관련 회사의 담당자, 무슨 일을 하나
영업 담당자: 프로젝트를 수주하라
프로젝트 관리자: 프로젝트를 수행하라
설계 엔지니어: 플랜트의 밑그림을 그려라

● 엔지니어: 플랜트 프로젝트의 핵심 담당자
프로세스 설계 엔지니어: 플랜트의 개념을 설계하라
기본 구조 설계 엔지니어: 장치와 기반을 설계하라
기계 설계 엔지니어: 기계장치를 설계하라
배관 설계 엔지니어: 장치와 장치를 연결하라
전기와 계장 설계 엔지니어: 플랜트에 전기를 공급하라
상세 구조 설계 엔지니어: 3D 모델을 구현하라
견적과 구매 담당자: 엔지니어를 뒷받침하라
건설 담당자: 플랜트를 조립하라
시운전 담당자: 플랜트의 시동을 걸어라

● 벤더: 장치와 기자재 생산

● 엔지니어링 회사: 플랜트 설계

● 컨설턴트: 프로젝트 진행의 수호신

● 플랜트 전문가가 되려면?
영어 능력을 기르자
자격증도 필요하다
해외 기술사 자격이 있으면 금상첨화
프로젝트 관리 기법을 익히자
각종 규격과 표준서를 공부하자

이것이 궁금해요

사람들이 어렴풋이 공장이라고만 이해하는 플랜트란 과연 무엇일까? 플랜트를 기능적 측면으로 설명하면, 어떠한 원료나 에너지를 활용하여 우리 일상생활에 필요한 제품이나 또 다른 형태의 에너지를 생산하는 설비를 뜻한다. 예를 들어 해외에서 수입해 온 원유를 활용하여 휘발유, 경유, 아스팔트처럼 실생활에 유용한 물질을 만드는 것이 플랜트다. 또한 밀가루, 식용유를 활용하여 우리 생활에 꼭 필요한 라면 같은 식품을 만들어내는 것도 플랜트다. -16쪽

석유화학 분야는 원유와 가스를 원료로 하여 또 다른 제품을 만들어내는 부가가치 산업 중 하나이다. 예를 들어 땅속에서 뽑아 올린 원유는 온갖 물질이 혼합되어 있기 때문에 그 자체로는 활용하기가 어렵다. 따라서 여러 단계로 성분을 분리하고 정제하는 과정이 필요하다. 그러한 기능을 하는 것이 석유화학 플랜트다. 우리나라는 이 분야 플랜트 관련 산업에서 세계적으로 중요한 역할을 하고 있다.
원유를 분리하면 자동차의 연료인 휘발유나 경유 등을 생산할 수 있다. 그뿐 아니라 나프타라는 물질을 다시 분리하고 다른 석유화학물질로 바꾸어 우리가 일상생활에서 활용하는 플라스틱, 옷감 등의 원료를 생산할 수 있다. -24쪽

우리 일상생활에 없어서는 안 되는 전기를 생산하는 발전 플랜트는 석탄이나 가스, 중유를 태워서 전기를 만드는 일반적인 화력발전 플랜트부터 원자력 플랜트와 신재생에너지 플랜트로 분류할 수 있다. -31쪽

여러 산업 분야에서는 대기나 수질을 오염시키는 물질을 배출한다. 환경 플랜트는 이러한 오염 물질들을 정부나 지방자치단체에서 정한 기준에 맞게 처리하는 역할을 한다. 일반적으로 대기오염 물질 중 질소나 황산화물을 처리하거나 생활폐수나 산업폐수의 화학물질 혹은 부영양화 물질 등을 처리했지만 최근에는 이산화탄소 포집과 같이 온실가스 저감을 위한 기술을 적용한 플랜트도 각광받고 있다. -40쪽

중학교나 고등학교의 과학 시간에도 배우는 베르누이의 원리는 18세기 스위스의 유명 수학자 베르누이가 발견해서 그의 이름을 딴 것이다. 압력, 속도 그리고 높이 간의 관계와 에너지 보존 법칙을 다루는 베르누이의 원리는, 압력이 속도나 높이로도 변환될 수 있고, 높이는 압력과 속도로 변환될 수 있는 등 서로의 에너지 형태는 다르지만 변환될 수 있다는 내용이다. 이 원리는 플랜트 분야에 주로 적용되는 기본 원리 중 하나다. -45쪽

플랜트의 시스템을 보면 대단히 복잡해 보이지만, 사실 자세히 살펴보면 각자 역할을 하는 구성품을 적시적소에 활용한 것뿐이다. 마치 레고 블록을 설명서에 따라 부분별로 조립하면 멋진 레고 장난감으로 탄생하는 것과 같다. 플랜트의 경우도 각 구성품을 설계 도면이나 문서에 따라 조립하고 결합하면 어느새 거대한 설비가 완성된다. -75쪽

프로젝트의 일반적인 의미를 살펴보면 주어진 한정적인 기간에 인력과 자금을 투입하여 목적을 완수하는 것을 의미한다. 플랜트 프로젝트 또한 그렇게 주어진 기간 내에 인력과 자금을 활용하여 거대한 공장을 짓는 일이다. 이 일은 오랫동안 진행되고 막대한 자금이 투입될 뿐만 아니라 수많은 관계자가 참여하기 때문에 체계적인 과정을 거쳐야 한다. -95쪽

입찰 공고가 나면 각 건설사 혹은 엔지니어링 회사는 각자 입찰 설계를 진행한다. 이 과정을 통해 발주처가 요구하는 성능을 만족하는 플랜트를 짓기 위해 필요한 주요 사항을 검토하고 설계한 후 가격을 결정하고 입찰한다. 이러한 경쟁적인 입찰 단계를 거쳐 가격이나 능력 측면을 모두 만족시킨 업체가 결국 플랜트 프로젝트를 수주하게 된다. 실제로 구체적인 플랜트를 설계하고 짓는 엔지니어링 회사나 건설회사 같은 계약자는 장치나 설비의 크기와 수량을 정확히 따져보는 상세 설계를 후속으로 진행한다. -96쪽

대내외 환경적 측면에 대한 검토는 주로 시장성과 대내외 정책 상황에 대한 검토를 의미한다. 시장성을 검토할 때는 과거의 자료와 현재 상황, 그리고 예측되는 미래 상황을 종합적으로 고려해야 한다. 현재 어떤 제품의 수요가 높아서 가격이 치솟더라도, 추후 다른 나라에서 해당 제품을 저가로 대량생산하거나 대체할 만한 새로운 저가 제품이 나온다면 플랜트를 건설하고 가동할 때쯤 제품 가격이 급락하거나 팔리지 않아서 극심한 손해를 볼 수도 있다. -103쪽

발주자가 제공하는 FEED 설계 도면과 문서는 완성도가 높지 않은 경우가 많으며, 각 서류 간에 조건이 상충하는 경우도 있다. 예를 들어 사양서에는 어떤 설비를 설치해야 한다고 간단하게 언급되어 있으나 도면에는 반영되지 않은 경우가 있는데, 계약서에 사양서를 우선시해야 한다고 나와 있으면 이 설비를 설치해줘야 한다. 이렇게 상충되는 조건이 있으면 입찰 단계에서 찾아내어 관련 사항을 분명히 해야 한다. 꼼꼼하게 검토하지 않아 그대로 지나치는 경우가 많고, 결국 나중에 예상치 못한 작업이 추가되어 손실이 생기는 경우도 많으니 주의해야 한다. -109쪽

플랜트도 하나의 완성품이 되기 위해서는 각각의 구성품이 필요하다. 또한 이들을 어떻게 조립할지를 고민해야 한다. 이러한 작업이 바로 설계다. 플랜트는 기능과 형상이 매우 복잡한 설비이므로 설계 단계에 많은 노력과 시간이 필요하다. -112쪽

시스템의 배관 부분을 적합하게 테스트한 후에도 장치를 바로 운전할 수는 없다. 각종 설치 작업을 하느라 배관 내부에 불순물이 들어 있을 수도 있기 때문이다. 심한 경우에는 작업자가 용접하기 전에 배관에 넣어둔 각종 공구나 옷이 들어 있을 수도 있다. 이러한 물체를 그대로 두고 유체를 흘려보내면 어딘가를 막거나 장치에 들어가서 고장을 일으킬 수도 있다. -138~139쪽

운전에 관한 기술 문서를 교육하는 일 외에 중요한 것이 바로 안전 교육이다. 플랜트가 잘 운전되더라도 안전 문제로 사고가 발생하면 그동안의 노력이 물거품이 될 수 있으며 막대한 손실을 초래할 수도 있다. 그러므로 안전 교육은 매일 해도 부족하지 않다. -146쪽

프로세스 설계 엔지니어는 플랜트 시스템의 개념을 설계한다. 어떠한 원료나 에너지를 활용하여 제품이나 또 다른 형태의 에너지를 생산한다는 측면에서 유입물의 양과 압력이나 온도 조건, 시스템 내부와 제품과 같은 출력물의 조건들을 계산하거나 검증한다.
대부분 화학공학 전공자가 이 일을 하지만 다른 분야를 전공해도 프로세스 엔지니어가 될 수 있다. 화학공학 전공자는 학교에서 배운 지식, 즉 유체역학, 열전달, 반응공학 등의 핵심 과목에 대한 원리와 사례를 활용할 수 있기 때문에 아무래도 보다 유리하다. -176쪽

사고에는 작업자가 신체적으로 겪는 문제 외에 플랜트의 품질 저하 등도 포함된다. 작업자가 제대로 된 지침에 따라 일하지 않고 제멋대로 주요 배관과 장치를 용접했다고 가정하자. 건설 과정에서 발견한다면 좋겠지만 차후에 플랜트를 운전하다가 큰 사고가 일어날 수도 있다. 보통 우리나라 건설 엔지니어링 회사가 해외에 플랜트를 건설하면 현장 감독을 위한 관리자 여러 명도 파견되는데, 척박한 해외 환경에서 언어도 제대로 통하지 않는 사람들과 일하느라 고생하는 경우가 많다. 그렇지만 우리나라 회사의 관리 능력은 상당히 우수해서 여러 차례 기적이라고도 불리는 신화를 창조했다. -202쪽