이 글의 목적은 P&ID와 라인 리스트에서 제공하는 배관 사양 정보를 실무 관점에서 해석하는 방법을 정리하여 설계·시공·운전·보전 단계에서 바로 적용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. P&ID에서 배관 사양을 읽는 기본 원리
P&ID에는 공정 흐름을 나타내는 라인과 함께 각 라인의 사양을 축약 코드로 표기하는 경우가 많다. 일반적으로 라인 번호, 서비스, 공정 유체 상태, 설계 압력·온도, 재질 그룹, 배관 등급(class), 두께(Sch.), 부식여유(CA), 부식성·독성 등 서비스 특성, 단열·방열·방청 여부, 열추적 방식, 누설 감지 요구사항 등이 포함되며, 프로젝트 표준의 라인 클래스 표로 연결되어 상세 사양을 정의한다. P&ID에서 라인 사양 코드를 확인한 뒤 라인 리스트와 라인 클래스 문서에서 세부 요구사항을 조회하는 흐름으로 해석하는 것이 원칙이다.
2. 라인 스펙 표기 구조 해석
라인 스펙은 회사·프로젝트별 약어가 다르지만, 의미는 대체로 공통적이다. 아래 예시는 해석의 틀을 제공하기 위한 일반화된 예이다.
| 예시 코드 | 항목 의미 | 해석 포인트 |
|---|---|---|
| 1001-WS-150C-6"-CS-SCH40-CA3-HT | 라인번호-유체상태-설계온도등급-지름-재질-두께-부식여유-열추적 | 번호/서비스/온도/치수/재질/두께/CA/열추적 확인 |
| SVC: LP Steam | 서비스명 | 유체 특성과 청정도, 부식성, 독성 확인 |
| DES: 16 bar(g) @ 210℃ | 설계압력·설계온도 | 밸브·플랜지 등 압력등급 결정의 입력값 |
| CL: CS-150 | 라인 클래스 | 재질군과 압력등급의 조합 |
| INS: HT120 / AL CLAD | 단열종류/마감재 | 열손실·표면온도·방수·내후성 관리 |
| NDE: RT 10% + PT | 비파괴검사 요구 | 용접 건전성 확보 범위 |
라인 클래스는 밸브·플랜지·가스켓·볼트·피팅·용접·시험·NDE·PWHT 등 세부 사양을 한 묶음으로 규정한다. P&ID의 축약 코드만으로 판단하지 말고 라인 클래스 문서의 상세표를 반드시 대조하는 것이 중요하다.
3. 설계 조건: 압력·온도·부식여유
설계압력은 정상운전 중 발생 가능한 최고압력에 제세동이나 차단 실패 시 압상승을 고려하여 보수적으로 잡는다. 설계온도는 유체 온도, 열충격, 외기 복사열, 설비 비상 운전 조건 등을 고려한다. 부식여유(Corrosion Allowance, CA)는 예상 부식 속도, 설계 수명, 내부 코팅 적용 여부에 따라 결정하며, 라인 클래스에 기본값을 두고 서비스별로 증감한다. 이 세 요소가 합쳐져 압력등급 선택, 두께 산정, 재질 저온취성 또는 고온 크리프 검토의 기준이 된다.
4. 압력등급과 두께 체계 이해
플랜지·밸브는 Class 150, 300, 600, 900, 1500 등의 등급으로 관리하며, 각 등급은 재질별 허용압력 곡선에 따라 온도 상승 시 허용 압력이 감소한다. 배관 두께는 NPS/DN 규격과 Schedule 번호로 표현하며, 내부압에 대한 Hoop stress, 기계적 하중, 부식여유를 모두 반영하여 결정한다. 외부 진공, 바람·지진 하중, 지지 간격도 함께 고려하여 처짐과 공진을 방지한다.
5. 재질 선택의 체계: 서비스·온도·내식성
재질은 비용과 성능의 균형을 맞추되, 서비스별 고유 위험을 우선한다. 탄소강(CS), 저온탄소강(LTCS), 스테인리스강(304/316), 듀플렉스, 니켈합금, 구리합금, 폴리머 라이닝·플라스틱 배관 등이 대표적이다. 저온 취성 위험이 있으면 충격시험 요구를 부여하고, 고온 서비스는 크리프 성능과 그래파이티제이션 취약성을 점검한다. 황화수소가 포함된 유체는 황화물응력균열(SSCC)과 황화수소 취화 저항을 고려한다. 염화물 환경의 고온에서는 응력부식균열(SCC) 위험을 줄이기 위해 오스테나이트계 스테인리스 대신 듀플렉스 또는 고합금 소재를 비교한다.
| 서비스 조건 | 권장 재질 그룹 | 핵심 고려사항 |
|---|---|---|
| 일반 탄화수소 저온·중압 | CS / LTCS | 부식여유 1.5~3 mm, 저온 시 충격시험 요구 |
| 증기·응축수 | CS, 일부 1Cr 재질 | 산소유입·탄산부식 대응, 배수·트랩 설계 |
| 염화물 함유 물질 | 316/316L, 듀플렉스 | SCC 위험, PREN 지표, 용접 후 피클링 |
| 황화수소 포함 산성가스 | NACE 적합 CS/저합금강, CRA | 경도 제한, 황화물취화, SSC 저감 |
| 강산·강알칼리 | 고합금 니켈계, PTFE 라이닝 | 침식·부식 복합, 라이닝 핀홀 관리 |
| 극저온(예: LNG) | LTCS, 304L, 알루미늄 합금 | MDMT 관리, 열수축, 콜드 버스트 |
6. 가스켓·볼트·플랜지의 일관성
가스켓은 유체 누설, 온도, 압력, 플랜지 표면 거칠기를 고려한다. 스파이럴 와운드, Kammprofile, PTFE, 고무계 가스켓을 상황에 맞게 선택한다. 볼트 재질과 코팅은 환경과 온도에 맞춰 선정하며, 체결 프리로드와 재체결 계획을 포함한다. 플랜지면 형상(RF, RTJ, FF)에 맞는 가스켓 타입을 적용하여 표면 손상과 누설을 방지한다.
| 플랜지면 | 가스켓 타입 | 적용 예 |
|---|---|---|
| Raised Face | Spiral Wound, Kammprofile | 고온·중고압 탄화수소 |
| Ring Type Joint | RTJ 금속 가스켓 | 고압·고온, 누설 리스크 최소화 |
| Flat Face | Sheet/PTFE | 주로 주철/비금속 장비 접속 |
7. 밸브·피팅 사양 연결
라인 클래스는 같은 등급 내에서 밸브 타입(게이트, 글로브, 볼, 버터플라이, 체크), 트림 재질, 시트 재질, 동작기 타입, 화재안전 설계, 스템 실링, 누설 등급을 지정한다. 피팅은 단조 또는 관이음 제품의 압력등급과 차수(90° 엘보, 티, 리듀서)를 정의하고, 용접형(SW, BW) 또는 나사형의 사용 가능 여부를 명시한다. 스펙 상 금지된 조합을 현장에서 임의로 변경해서는 안 된다.
8. 절연(단열·보온·보냉)의 목적과 분류
절연은 에너지 효율, 결로·동결 방지, 화상 예방, 환경손실 저감, 소음·진동 저감, 안전거리 확보를 목적으로 한다. 고온 단열은 열손실과 표면온도를 관리하며, 저온·극저온 보냉은 결로와 아이싱 방지, 수분 침투 차단이 핵심이다. 우천·세척 환경에서는 외장재의 내후성과 방수 씰링 품질이 설계 품질을 좌우한다.
| 절연 종류 | 대표 재료 | 설계 포인트 |
|---|---|---|
| 고온 단열 | 미네랄울, 칼슘실리케이트 | 열손실, 표면온도, 압축강도, 수분흡수율 |
| 저온 보냉 | 셀룰러글라스, PIR/PUR | 수분차단 연속성, 베이퍼 스톱, 열교 차단 |
| 극저온 | PIR 다층, 진공패널 | 열수축 여유, 동파 방지, 누적 결로 관리 |
| 방음 | 고밀도 섬유 매트 | 잉여공간, 외장 공진 회피 |
9. 절연 두께 선정과 표면온도 기준
절연 두께는 흐름 손실과는 무관하나, 표면온도, 열손실 비용, 화상 예방 기준, 결로점과 외기 습도, 풍속, 배관 지름, 지지·밴드 브리징 효과를 고려하여 산정한다. 고온 배관은 터치 온도 기준으로 60℃ 이하 달성을 목표로 설정하는 경우가 많다. 저온 배관은 외기 노점보다 높은 표면온도를 유지하도록 설계하고, 방습층의 연속성이 두께만큼 중요하다.
| 서비스 | 설계 표면온도 목표 | 두께 선정 주요 변수 |
|---|---|---|
| 고온 200~400℃ | ≤ 60℃ | 열전도율, 외기온/풍속, 배관지름 |
| 저온 0~5℃ | ≥ 노점 + 안전여유 | 상대습도, 방습층 연속성, 조인트 처리 |
| 극저온 -160℃ | 결로·아이싱 무발생 | 다층 보냉, 수축여유, 베이퍼 배리어 |
10. 열추적(스팀·전기)과 절연의 인터페이스
열추적은 동결 방지 또는 점도 제어를 위해 사용한다. 스팀 트레이싱은 분배·응축수 회수 설계가 중요하며, 전기 히트 트레이싱은 등온성·출력(W/m)·온도조절·방폭 등급을 검토한다. 절연 설계 시 트레이싱과의 접촉 면적, 보수 접근성, 온도 센서 위치, 유지보수 시 재시공 용이성을 함께 설계한다.
11. 도장·외장재와 부식환경
절연 외장재는 알루미늄 클래딩, 스테인리스 클래딩, 칼라강판 등을 사용하며, 바닷가·화학 대기 등 부식성 외기에 따라 재질과 두께, 시공 디테일을 달리한다. CUI(절연밑부식)는 고온·습윤 환경에서 빈발하므로, 드레인 홀, 씰런트, 겹침 방향, 지지대 관통부 디테일을 표준화하여 재해를 낮춘다.
12. 저온 취성, MDMT, 충격시험
배관 재질은 최소설계금속온도(MDMT)를 만족해야 하며, 저온 환경에서 충격 인성을 확보해야 한다. LTCS나 오스테나이트계 스테인리스는 저온 인성이 우수하나, 용접부·열영향부의 경도 관리와 충격시험 요구를 라인 클래스와 WPS에 반영해야 한다. 극저온 서비스에서는 열수축에 따른 지지·가이드 간격과 루프 설계를 함께 검토한다.
13. 용접, PWHT, NDE 요구사항
라인 클래스는 용접 이음형태, 루트·필러·캡 재료, 인터패스 온도, 예열·후열, PWHT 적용 조건을 명확히 한다. NDE는 RT, UT, PT, MT, VT를 적정 비율로 적용하며, 고위험 서비스는 100% RT/UT를 적용하기도 한다. PMI(양성재질확인)는 혼적 리스크가 낮은 CS에서 샘플링 적용, 고합금에서는 100% 적용 등 서비스별 차등을 둔다.
| 검사 항목 | 적용 기준 | 일반 적용 예 |
|---|---|---|
| RT/UT | 용접부 내부결함 | 일반 10~25%, 고위험 100% |
| PT/MT | 표면결함 | 모든 크리티컬 존 |
| PWHT | 잔류응력 완화 | 두께·재질·서비스로 결정 |
| PMI | 재질 혼입 방지 | CRA 100%, CS 샘플링 |
14. 클래스 브레이크와 인터페이스 관리
서로 다른 라인 클래스의 접속은 클래스 브레이크 규칙에 따른다. 일반적으로 고등급에서 저등급으로 흐르는 방향에 체크밸브나 스펙브레이크 절연 조치를 두며, 변환 피팅과 절연 조인트를 사용한다. 계장 배관, 실린더 공급, 패키지 스키드의 벤더 표준과 플랜트 표준의 인터페이스는 조기 합의가 필요하다.
15. 라인 클래스 문서 읽기 요령
라인 클래스 문서는 장비 연결 방식, 온도범위별 허용압력 표, 재질별 적용한계, 가스켓 표, 밸브 트림 표, 용접·열처리·검사 요구, 도장·포장, 절연 시스템, 표준 상세도 목록을 포함한다. 문서의 범위를 벗어나는 특수 조합이 필요한 경우 변경관리 절차를 통해 승인받는다.
16. 라인 리스트와의 대조
라인 리스트는 P&ID의 모든 라인을 표 형태로 정리한 문서이다. 라인 번호, from-to, 설계압력·온도, 정상운전 조건, 지름·두께·등급, 부식여유, 유체 서비스, 누설 등급, 검사 요구, 절연·트레이싱 요구, 시험 조건 등이 포함된다. 라인 리스트를 기계·배관·계장·전기·시공팀이 공유하여 변경 시 즉시 반영하는 체계를 유지해야 한다.
17. 실무 체크리스트: 라인 스펙 검토
| 항목 | 질문 | 합격 기준 |
|---|---|---|
| 설계 조건 | 압력·온도·CA가 합리적인가 | 비상조건 반영, 근거 기록 |
| 압력등급 | 밸브·플랜지·피팅 등급 일치 여부 | 라인 클래스 표와 완전 일치 |
| 두께 | 내압·기계하중·부식 반영 | 계산서와 일치, 표준 스케줄 적용 |
| 재질 | 서비스·온도·내식성 적합성 | 저온·고온 한계 만족 |
| 가스켓·볼트 | 면형·재질 매칭 | 누설 위험 최소 |
| NDE·PWHT | 적용 비율·조건 명확 | WPS/PQR와 일관 |
| 절연 | 두께·방습·외장 연속성 | 표면온도·결로 기준 만족 |
| 열추적 | 출력·방폭·센싱 위치 | 동결·점도 제어 달성 |
| 도면 반영 | P&ID·라인 리스트·isometric 정합 | 교차검토 완료 |
18. 절연 상세: 보수성과 CUI 저감
밸브·플랜지·계장 탭 주위는 분해·점검을 위해 탈착형 절연으로 설계한다. 지지대와 행거 관통부는 방수씰과 배수 디테일을 표준화한다. 고온 배관의 CUI는 60~120℃ 구간에서 빈발하므로, 외장 겹침 방향을 빗물 유입 반대 방향으로 통일하고, 유지보수 계획에 따라 정기적 절연 탈착 점검을 수행한다.
19. 운영 단계 데이터와 피드백 루프
운전 데이터(온도, 압력, 누설 이력, 침식·부식 속도)를 주기적으로 수집하여 라인 클래스 가정값을 검증한다. 설계 당시 과소 또는 과대 설계가 확인되면 후속 프로젝트에 반영하여 표준을 지속 개선한다. 데이터 기반 조정은 비용 절감과 안전성 향상에 동시에 기여한다.
20. 예시: 라인 스펙 해석 워크플로
- P&ID에서 라인 번호와 사양 코드를 확인한다.
- 라인 리스트에서 해당 라인의 설계 조건과 절연 요구를 대조한다.
- 라인 클래스 문서에서 밸브·피팅·가스켓·볼트·NDE·PWHT 요구를 확인한다.
- 두께 계산서 또는 표준 스케줄 표로 실제 두께를 결정한다.
- 열추적 설계와 절연 상세가 충돌하지 않는지 3D 모델에서 간섭을 확인한다.
- 시공 상세도와 표준 시방서에 반영하고, 검사·시험 계획서(ITP)를 작성한다.
- 완료 후 운영·보전팀과 인수인계하며, 점검주기와 탈착형 절연 위치를 명기한다.
21. 흔한 오류와 예방
- 플랜지 면형 불일치로 인한 누설 발생: 라인 클래스 표의 면형과 가스켓 타입을 일괄 검토한다.
- 저온 취성 미고려: MDMT와 충격시험 요구를 라인 리스트에 반영한다.
- 보냉 방습층 불연속: 조인트, 밴드, 지지대 관통부 디테일을 시방서에 그림으로 명시한다.
- 열추적 센서 위치 오류: 실제 유동의 최저온점에 센서를 배치한다.
- 클래스 브레이크 누락: 상이한 등급의 접속부를 목록화하여 승인 절차를 거친다.
22. 실무 예제: 라인 클래스 비교 표
| 항목 | CS-150 | SS316-150 | CS-300 |
|---|---|---|---|
| 적용 온도 | -29~400℃ | -196~400℃ | -29~425℃ |
| 가스켓 | SWG 그래파이트 | PTFE/스파이럴 | Kammprofile/RTJ |
| NDE | RT 10% + PT | RT 25% + PT | RT 25~100% + PT |
| PWHT | 두께 기준 적용 | 일반 미적용 | 두께·재질 기준 |
| 절연 | 고온 단열 | 결로 방지 보냉 | 고온 단열 강화 |
23. 절연 상세 사양서 체크 포인트
- 열전도율 시험 기준과 설계 기준의 일치 여부를 확인한다.
- 방습층 재료, 겹침 길이, 씰런트 사양을 수치로 명시한다.
- 탈착형 절연의 고정 방식과 재장착 토크를 정의한다.
- 외장재 두께와 합금 종류를 사용 환경에 맞춘다.
- 절연 두께 산정 근거와 표면온도 계산 시 입력값을 기록한다.
24. 시공·검사 문서화
시공 전 ITP, 용접절차(WPS/PQR), 절연 시방서, 열추적 상세도, 토크 관리 절차, 누설시험 계획서를 승인받는다. 시공 중에는 배관 클리어런스와 지지·가이드 설치 상태를 점검하고, 절연 전 누설·건조 상태를 확인한다. 준공 시에는 NDE 기록, 토크 기록, 절연 사진, 열추적 설정값, 시운전 조건을 포함한 턴오버 패키지를 구성한다.
25. 결론: 라인 스펙 해석은 시스템적 작업이다
라인 스펙은 재질·두께·압력등급·가스켓·절연·열추적·검사 요구가 상호 연결된 시스템이다. P&ID의 축약 코드를 출발점으로 라인 클래스 문서와 라인 리스트를 교차검토하면 누락과 불일치를 줄일 수 있다. 설계·시공·운전 데이터를 피드백하여 표준을 지속 개선하는 체계를 갖추는 것이 최적의 비용과 안전을 동시에 달성하는 방법이다.
FAQ
라인 클래스와 압력등급(Class 150/300 등)은 같은 의미인가
아니다. 라인 클래스는 프로젝트 표준에서 재질·가스켓·밸브·피팅·용접·검사·절연 등 전체 묶음을 정의한 내부 사양이고, 압력등급은 플랜지·밸브 등의 공인 압력 등급을 의미한다. 라인 클래스 안에 특정 압력등급이 포함되는 구조이다.
부식여유(CA)를 늘리면 항상 안전한가
아니다. 과도한 두께는 용접 열입력 증가, 잔류응력과 변형, 재료비 증가를 유발한다. 예상 부식속도와 설계 수명 근거에 따라 합리적 값을 선정해야 한다.
보냉 설계에서 가장 흔한 실패는 무엇인가
방습층 불연속과 관통부 처리 부실이다. 두께보다 조인트·밴드·지지대 디테일의 연속성이 더 중요하다.
열추적이 있는데도 동결이 발생하는 이유는 무엇인가
센서 위치 오류, 트레이싱 출력 부족, 절연 탈락, 제어 설정 부적합이 주요 원인이다. 최저온점 센싱과 출력 여유를 확보해야 한다.
클래스 브레이크 위치를 어디에 두는가
일반적으로 밸브 또는 절연 조인트 근처에 두며, 고등급에서 저등급 방향으로 누설·오염을 방지하도록 배치한다. 프로젝트 표준과 위험평가를 근거로 문서화한다.