석유 정제 및 LNG 플랜트 등 대형 설비에서 실적을 쌓아온 글로벌 EPC 계약사, 치요다화공건설 주식회사.
PlantStream은 초기 설계에 강점을 가진 도구이지만, 치요다화공건설에서는 초기 설계뿐만 아니라 상세 설계의 최종 단계인 스팀 트레이스 설계에서도 PlantStream의 자동 루팅 기능을 활용하여, 작업 효율을 크게 향상시켰습니다.
이번에는 배관설계부에 소속된 나가하라 히로시 씨와 난조 타이토 씨에게 지금까지의 스팀 트레이스 설계 과제와 PlantStream 활용 배경 및 그 효과에 대해 들어보았습니다.
큰 폭의 작업 효율 향상을 실현. PlantStream 사용자로서 최초로 EPC에서의 배관 설계에 활용.
EPC 시공사의 배관 설계부서의 EPC에서의 활용 인터뷰
나가하라: 2008년에 신입사원으로 입사한 이후, 배관설계부(구 공간설계부)에 소속되어 있습니다. 설계 업무 외에도 프로젝트 업무에도 참여해 왔습니다. 본사에서의 설계뿐만 아니라 해외 설계 사무소에서의 근무, 국내외 현장 파견도 경험하였고, LNG 프로젝트, 석유화학 프로젝트, 모듈 프로젝트 등 다양한 플랜트 설계를 담당해 왔습니다. 또한, 플랜트 보증 공사에서는 프로젝트 엔지니어로서 셧다운 작업 등도 수행해 왔습니다.
난조: 2019년에 신입사원으로 입사한 이후 배관설계부에 소속되어 있으며, 처음 2년 동안은 현장 연수와 배관 자재 및 해석 부문의 로테이션을 거쳤습니다. 3년 차부터는 LNG 프로젝트의 설계 업무에 참여하고 있습니다.
나가하라: 배관설계부에서는 업무 효율화를 가장 중요한 과제로 삼아 이에 집중하고 있습니다.
이전에는 많은 공수를 투입하여 인력 중심의 방식으로 설계 업무를 수행했지만, 현재는 설계 프로세스 개선과 3D 설계 기술 도입을 통해 보다 효율적인 설계 방식으로의 전환을 추진하고 있습니다.
엔지니어링 업계 전체의 과제로, 숙련 설계자의 고령화가 진행되는 가운데 프로젝트를 수행하면서 동시에 젊은 설계자를 육성해 나가는 것이 시급한 과제가 되고 있습니다. 그 일환으로 저희는 PlantStream을 활용한 설계를 추진하고 있으며, 이를 새로운 설계 방식으로 정착시키는 것을 목표로 하고 있습니다.
난조: 저희 부서에서는 DX(디지털 트랜스포메이션)를 추진하기 위해 다양한 소프트웨어와 도구를 적극적으로 활용하여 업무 효율화를 진행하고 있습니다. 특히 PlantStream은 저희가 기대를 걸고 있는 솔루션 중 하나입니다. 배관 설계는 매우 많은 시간이 소요되며, 오랜 경험이 요구되는 작업이지만, PlantStream을 활용함으로써 젊은 엔지니어들도 도구를 통해 배관 설계를 학습하면서 프로젝트 수행에 기여할 수 있습니다. 기존의 설계자 육성 방식을 근본적으로 바꿀 수 있을 것이라 기대하고 있습니다.
나가하라: 배관설계부에서는 신입부터 베테랑까지 90% 이상의 구성원이 PlantStream 교육을 수료하고 기본 조작을 익혔습니다. PlantStream은 직관적으로 조작할 수 있고 매우 이해하기 쉬워서, 3D CAD 사용 경험이 없는 구성원들도 문제없이 소프트웨어를 능숙하게 다루고 있습니다.
나가하라: 스팀 트레이스 배관(※1)은 플랜트의 큰 틀을 결정하는 프로세스 배관과는 달리, 상세 설계의 최종 단계에서 루트를 결정하게 됩니다. 그러나 리드・테일 배관이나 매니폴드(※2)의 수가 방대하기 때문에, 기존에는 설계 단계에서 도면화되지 않는 경우도 많았고, 현장에서 시공하면서 루트를 결정하는 것이 일반적이었습니다. 그로 인해 설계나 자재 수량이 끝까지 확정되지 않아, 현장에서 시공용 도면을 새로 작성하거나 자재 추가 발주가 발생하는 것이 주요 과제였습니다.
최근에는 현장 작업의 부담을 줄이고 시공사와의 사전 정보 공유를 위해 2D 도면으로 작성하는 경우도 생겨났지만, 3D 모델로 구현하기 위해서는 방대한 설계 시간이 필요하기 때문에 쉽게 실현되지는 않았습니다.
※1 스팀 트레이스 배관: 증기를 이용해 배관이나 기기를 가열하는 시스템. 동결 방지, 점도 유지, 공정 안정성 확보를 목적으로 하며, 크게 다음의 세 가지 요소로 구성된다.
※2 매니폴드: 리드 배관이나 테일 배관 중간에 설치되는 장치로, 리드 배관에서는 증기 공급을, 테일 배관에서는 증기 및 응축수의 배출을 제어하고 관리하는 역할을 한다.
나가하라: 지금까지 당사에서는 PlantStream을 기본 설계 단계인 FEED 등에서 사용해 왔지만, 보다 복잡한 설계가 요구되는 EPC 프로젝트에서는 아직 적용하지 못하고 있었습니다. 그러나 이번에는 이전부터 과제를 느껴왔던 스팀 트레이스 설계에 있어, PlantStream의 활용을 시도해 보기로 했습니다.
그 이유는, 스팀 트레이스 배관은 "특별한 공정 설계 요구가 없다"는 점과 (기본적으로 중력 방향으로 흐르도록 하고, 트레이스 배관의 길이 제한만 지키면 됨), “매우 많은 배관 수량이 필요하다”는 점에서 (이번 프로젝트에서는 약 2,000라인에 달함), PlantStream의 자동 루팅 기능을 효과적으로 활용할 수 있다고 판단했기 때문입니다. 이를 통해 3D화를 통한 설계 정밀도 향상, 업무 효율화에 따른 설계 기간 단축, 현장 작업 경감으로 인한 공사 지연 및 비용 증가 리스크의 감소가 가능하다고 보았습니다.
나가하라: 이번 스팀 트레이스 설계는 젊은 사원을 중심으로 약 10명 규모의 팀으로 진행되었으며, 각 팀원이 담당 구역을 나누어 맡아 총 약 2,000개의 리드・테일 배관 설계를 수행했습니다.
이 스팀 트레이스 설계는 트레이스를 적용할 메인 배관의 설계가 완료된 이후에 수행됩니다. 효율적으로 설계를 진행하기 위해, 메인 배관 설계가 완료된 구역부터 순차적으로 담당자별로 나누어 PlantStream을 이용한 모델링 작업을 시작했습니다.
나가하라: 이번에는 상세 설계에서도 PlantStream을 활용하여 업무 효율화를 실현할 수 있었습니다.
기존의 2D 도면으로 설계할 경우 보통 2개월이 걸리던 설계 작업이, PlantStream을 활용함으로써 2주 만에 완료될 수 있었고, 약 80%의 기간 단축 효과가 있었습니다. 배관 수량이 약 2,000라인으로 작업량이 많았던 만큼, 그 효과는 매우 컸습니다. 작업량이 많은 업무에서도, 무엇보다 빠르게 진행할 수 있었던 점이 큰 장점이었습니다.
프로세스 에어리어는 메인 파이프랙보다 구조가 복잡하기 때문에 품질 측면에서의 검토는 필요했지만, 전반적으로 작업 진행 속도가 빨라져 충분한 이점이 있었습니다.
나가하라: 나가하라: 3D로 모델링함으로써, 현장에 가서 설계·시공을 하는 것이 아니라 설계 단계에서 오류를 발견하고 수정할 수 있었습니다. 예를 들어, 지금까지는 매니폴드와 트레이스 배관을 연결하는 리드 배관 또는 테일 배관 중 한쪽이 누락되었음을 시공 단계에서 처음 인지하는 경우가 있었는데, PlantStream을 활용해 3D로 시각화함으로써 리드 배관과 테일 배관이 트레이스 배관의 시작점과 끝점을 기준으로 1:1의 관계로 연결되어 있다는 것을 직관적으로 확인할 수 있었고, 이로 인해 설계 품질 향상으로 이어졌다고 느낍니다.
또한, PlantStream의 MTO(Material Take Off: 자재 수량 산출) 기능을 통해 설계 단계에서 정확한 자재 수량을 파악할 수 있었고, 불필요한 자재 구매를 피할 수 있었습니다.
난조: 실제로는 자재를 여유 있게 구매하긴 하지만, 마지막에 PlantStream을 통해 자재 수량의 실질적인 수치를 산출함으로써 “정말로 충분한가?”를 명확히 확인할 수 있고, 담당자로서도 나중에 자재가 부족해질까 걱정하지 않고 현장을 진행할 수 있습니다. 자재 수량이나 시공 관리 측면에서도 보다 정밀하게 현장을 통제할 수 있게 되며, 이는 PlantStream이 가져다준 큰 기여라고 생각합니다.
나가하라: 이번 PlantStream을 활용한 설계는 젊은 사원들에게도 매우 소중한 경험이 되었다고 생각합니다. 실제 레이아웃 설계를 직접 해볼 기회가 적은 젊은 사원들에게 이번 설계 경험을 제공할 수 있었던 것은 그들의 성장으로 이어졌다고 봅니다. 이 경험을 통해 앞으로는 한 단계 높은 시각에서 ISO 도면의 검토 등도 가능해지지 않을까 생각합니다.
난조: 이번 프로젝트에서는 일반적인 소구경 배관 설계와 마찬가지로 접근 요건이나 서포트 등을 고려하면서 설계를 진행했기 때문에, 다음 프로젝트의 배관 설계에서도 이번 경험을 충분히 활용할 수 있을 것이라 생각합니다.
저도 이번에 스팀 트레이스 설계를 담당하면서 배운 점이 있습니다. 매니폴드나 리드테일 배관이 접근을 막거나 여러 개의 리드테일 배관을 지지할 수 없는 등의 문제가 있었습니다. 하지만 PlantStream의 3D 모델을 통해 입체적으로 공간을 파악하면서 설계를 진행하다 보니 적절한 레이아웃을 감각적으로 이해할 수 있게 되었습니다.
PlantStream을 사용했기 때문에 새로운 시각에서 설계를 바라볼 수 있었고, 그 경험을 다른 프로젝트에도 활용할 수 있게 되었습니다. 3D 설계를 손쉽게 수행할 수 있다는 점에서 PlantStream의 강점을 실감했습니다.
나가하라: 앞으로는 서브컨트랙터나 현장의 슈퍼바이저가 PlantStream으로 작성된 모델을 보면서 시공을 진행할 예정입니다. 기존에는 GA(General Arrangement)도면을 보며 “배관이 어디로 지나가는 거지?” 하고 고민하면서 작업을 진행했지만, PlantStream을 통해 설계 이미지가 3D 모델상에서 시각화되면서 예전보다 훨씬 이해하기 쉬워졌습니다. 이를 통해 전체적으로 프로젝트의 효율성도 향상될 것으로 기대하고 있습니다.
난조: 스팀 트레이스 설계 외에도, 이번과 마찬가지로 공정상의 제약이 적고 배관 수량이 많은 경우라면 업무 효율화를 크게 기대할 수 있기 때문에, EPC 프로젝트에서도 PlantStream을 활용한 설계에 도전할 수 있을 것이라고 생각합니다.
특히, 유틸리티 스테이션 계통(스팀, 공기, 질소, 물)은 배관 수가 많기 때문에, 앞으로도 PlantStream을 활용함으로써 업무 효율화를 실현할 수 있을 것이라 생각합니다.
나가하라: 우선 앞으로의 스팀 트레이스 설계에 있어서는, PlantStream을 활용한 설계가 표준적인 방식으로 자리 잡을 수 있다고 생각합니다. 이번 EPC 프로젝트에서의 PlantStream 활용 사례는 사내에서도 큰 반향을 일으켰으며, 지금까지 “PlantStream은 초기 설계에 사용하는 도구”라는 인식을 바꾸고 “사실 활용 방법에 따라 상세 설계에서도 충분히 활용 가능하다”는 점을 입증한 성공 사례가 되었습니다. 기존 업무 프로세스에 단순히 PlantStream을 끼워 맞추는 것이 아니라, 이 도구의 특성을 잘 이해하고 능숙하게 활용함으로써 엔지니어링 업무 자체의 혁신을 이루고자 합니다.
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