친환경 플랜트 공학
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본 교재는 플랜트 공학에 발전된 공법과 기술을 보완하고, 다양한 최신 기술의(a-state-of-the-art) 플랜트를 소개함으로써 학생들에게 플랜트 산업계로의 취업과 진로선택에 도움을 주고자 하였다. 본 교재에서는 기계공학의 열유체 에너지시스템 관련 분야를 망라함으로써 기계공학의 기초이론인 열역학, 유체역학, 재료역학과 더불어 열전달, 유체기계, 신재생에너지 등의 응용 교과들을 플랜트 설계, 건설, 운영 분야에 실무적으로 적용할 수 있도록 하였다.
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출판사 리뷰
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우리나라가 경제발전과 기술개발을 통해 국제경쟁력을 갖춘 요즘, 국내뿐 아니라 해외에서도 플랜트의 수주가 활발하게 이루어지고 있고, 전 세계적으로 에너지 소비의 증가에 따른 화석연료의 고갈과 지구온난화 등의 영향으로 신재생에너지의 개발과 활용에 대한 관심이 고조되고 있다. 이런 국내외적 수요를 감당해내기 위하여 에너지 플랜트 산업 분야에서 활약할 유능한 인재의 양성이 절실한 실정이다.
요즘 들어 대학에서 기계공학 전공자 중에서 플랜트 분야로 진출을 희망하는 학생들이 대폭 증가하고 있는 것은 고무적인 현상이며 시의적절하다고 하겠다. 그러나 플랜트 분야가 기계공학뿐 아니라 화공, 전기, 전자, 정보통신, 토목, 건축, 산업공학 등 공학의 전 분야와 더불어 경제, 경영, 법률, 정치, 홍보 등 실로 다양한 전공분야들을 망라하는 대규모의 종합적이고 유기적인 복합 산업분야라는 특성상 이를 한 권의 단행본 교재로 다루기에는 어려움이 많고, 더욱이 우리의 공학교육이 개개의 학과나 전공분야별로 운영되고 있는 실정이라 대학의 기계공학 학부과정에 적합하도록 집필된 마땅한 플랜트 공학 교재가 거의 없는 것이 현실이다.
이런 현실을 감안하여 플랜트 설계와 건설 분야에서 부족하나마 실무 경험을 체득한 저자의 독특한 배경을 토대로 이론에 치우치기 쉬운 대학의 강의와 플랜트 현장의 실무를 연결시켜 주는 것도 학생들에게 의미 있는 일이 아닐까 판단되어 본 교재를 집필하게 되었다. 무엇보다도 취업을 준비하는 기계공학 전공자들에게 플랜트 산업에 대한 개략적인 소개를 통해 플랜트의 특성을 이해할 수 있도록 돕는 일이 우선이라 생각되어 학문적 바탕을 새롭게 구축하기보다는 이 분야의 고전으로 널리 알려져 온 H. F. Rase와 M. W. Barrow의 저서 제1장 2를 토대로 삼아 요즘의 플랜트 산업 추세를 반영하여 본 교재를 구성하였다.
요즘 들어 대학에서 기계공학 전공자 중에서 플랜트 분야로 진출을 희망하는 학생들이 대폭 증가하고 있는 것은 고무적인 현상이며 시의적절하다고 하겠다. 그러나 플랜트 분야가 기계공학뿐 아니라 화공, 전기, 전자, 정보통신, 토목, 건축, 산업공학 등 공학의 전 분야와 더불어 경제, 경영, 법률, 정치, 홍보 등 실로 다양한 전공분야들을 망라하는 대규모의 종합적이고 유기적인 복합 산업분야라는 특성상 이를 한 권의 단행본 교재로 다루기에는 어려움이 많고, 더욱이 우리의 공학교육이 개개의 학과나 전공분야별로 운영되고 있는 실정이라 대학의 기계공학 학부과정에 적합하도록 집필된 마땅한 플랜트 공학 교재가 거의 없는 것이 현실이다.
이런 현실을 감안하여 플랜트 설계와 건설 분야에서 부족하나마 실무 경험을 체득한 저자의 독특한 배경을 토대로 이론에 치우치기 쉬운 대학의 강의와 플랜트 현장의 실무를 연결시켜 주는 것도 학생들에게 의미 있는 일이 아닐까 판단되어 본 교재를 집필하게 되었다. 무엇보다도 취업을 준비하는 기계공학 전공자들에게 플랜트 산업에 대한 개략적인 소개를 통해 플랜트의 특성을 이해할 수 있도록 돕는 일이 우선이라 생각되어 학문적 바탕을 새롭게 구축하기보다는 이 분야의 고전으로 널리 알려져 온 H. F. Rase와 M. W. Barrow의 저서 제1장 2를 토대로 삼아 요즘의 플랜트 산업 추세를 반영하여 본 교재를 구성하였다.
목차
목차
1.1 플랜트란 무엇인가? 10
1.1.1 플랜트의 정의와 분류 10
1.1.2 플랜트 엔지니어와 친환경 플랜트 14
1.1.3 플랜트와 에너지, 에너지원 및 성장률 17
1.2 플랜트 프로젝트 조직과 프로젝트 엔지니어 24
1.2.1 플랜트 프로젝트 조직 24
1.2.2 프로젝트 엔지니어 24
참고문헌 29
2.1 플랜트 입지 선정 32
2.1.1 일반 절차 32
2.1.2 플랜트 입지선정 요인 33
2.2 건설 프로젝트를 위한 예비자료 37
2.2.1 대표적 예비자료 37
2.2.2 해외 프로젝트를 위한 특수 요구사항 39
2.3 공정설계 40
2.3.1 화공 플랜트의 공정 설계 40
2.3.1.1 기초 엔지니어링 연구와 공정 개발 40
2.3.1.2 화공 플랜트의 공정 평가 41
2.3.1.3 화공 플랜트의 비용 추정과 공정 설계 41
2.3.1.4 공정 설계 절차 44
2.3.2 발전 플랜트의 공정 설계 45
2.3.2.1 발전 플랜트의 에너지 경제학 46
2.3.2.2 발전 플랜트의 경제성 판단 48
2.4 흐름도(Flow Diagram) 51
2.4.1 개략적인 흐름도 51
2.4.2 엔지니어링 흐름도 54
2.5 플롯플랜 (배치계획) 65
2.5.1 마스터 플롯 플랜 65
2.5.2 유닛 플롯 플랜 67
2.6 프로젝트 스케줄링 69
2.6.1 프로젝트 스케줄의 목적 69
2.6.2 공정표(Schedule Sheet) 70
2.6.3 공정표 작성 방법 70
2.6.4 공정표 작성을 위한 정보 75
2.6.5 스케줄 부서와 최근의 스케줄관리 기법 77
2.7 엔지니어링 디자인과 제도작업 81
2.7.1 장비 전문 엔지니어링 81
2.7.2 디자인 제도작업 82
참고문헌 88
3.1 조달 업무(Procurement Operations) 90
3.1.1 조달 부서의 조직과 운영 90
3.1.2 조달 절차 92
3.1.3 검수 96
3.1.4 독촉 97
3.2 사무 절차 98
3.2.1 회의 98
3.2.2 기술적 문서 작성 100
3.2.3 문서 정리 시스템 111
3.3 계약과 계약자 114
3.3.1 엔지니어링 회사와 건설 회사 114
3.3.2 계약자 선정하기 115
3.3.3 계약의 기본 사항과 계약의 분류 116
3.3.4 계약서 형식 120
3.3.4.1 엔지니어링 용역만을 위한 대표적 원가가산 계약서 120
3.3.4.2 대표적인 엔지니어링 및 건설 계약서 121
3.3.4.3 일괄 계약서 121
3.3.5 계약과 윤리 122
참고문헌 123
4.1 발전 플랜트의 주요 장비 126
4.1.1 발전 플랜트의 원리와 구성 127
4.1.2 보일러 130
4.1.3 원자로 138
4.1.4 증기 터빈 140
4.2 압력 용기 148
4.2.1 용기 제작 148
4.2.2 압력용기 설계 이론 151
4.2.3 용기 디자인의 개발 155
4.3 열교환기 158
4.3.1 열교환기의 분류 158
4.3.2 쉘-앤드-튜브 열교환기의 제작 163
4.3.3 열교환기 설계 165
4.3.4 설계 절차 171
4.4 배관 설계 173
4.4.1 무역 관행 174
4.4.2 파이프 연결부 178
4.4.3 파이프 피팅 181
4.4.4 밸브 182
4.4.5 파이프 행거와 지지대 187
4.4.6 배관 레이아웃과 배치 190
4.4.7 배관의 관경 결정 196
4.4.8 배관 시방서 201
4.5 단열 203
4.5.1 단열 재료 204
4.5.2 단열의 선정 206
4.5.3 단열의 입찰과 견적 207
4.5.4 단열 시공 207
4.5.5 내화물 209
4.6 계장(Instrumentation) 210
4.6.1 일반 원리 210
4.6.2 계기 종류 211
4.6.2.1 분류 211
4.6.2.2 유동 측정 211
4.6.2.3 온도 측정 215
4.6.2.4 압력 측정 219
4.6.2.5 액체 레벨 측정 220
4.6.2.6 운동의 측정 221
4.6.3 공정 제어 221
4.7 플랜트 설비(Utilities) 225
4.7.1 일차 설비 226
4.7.2 이차 설비 230
참고문헌 231
5.1 터보 기계 236
5.1.1 터보 기계의 분류 236
5.2 펌프 239
5.2.1 펌프 성능곡선 240
5.2.2 펌프 공동현상과 유효흡입수두 243
5.2.3 용적식 펌프 245
5.2.4 동역학적 펌프 247
5.2.5 원심 펌프 248
5.2.6 축류 펌프 252
5.2.7 펌프 축적 법칙 255
5.2.8 펌프 설치 262
5.3 압축기 266
5.3.1 왕복동 압축기 266
5.3.2 원심 및 축류 송풍기와 압축기 268
5.3.3 압축기 설치 269
5.3.4 압축 이론 270
5.4 터빈 276
5.4.1 터빈의 종류 276
5.4.2 용적식 터빈 278
5.4.3 동역학적 터빈 278
5.4.3.1 충동 터빈 279
5.4.3.2 반동 터빈 280
5.4.4 터빈 축척 법칙 285
참고문헌 287
6.1 기초공사(Foundation) 290
6.1.1 기초의 형태 290
6.1.2 기초 형태의 선정 296
6.1.3 기초 시공 297
6.1.4 기초 계획과 배치 300
6.2 철 구조물 및 빌딩 301
6.2.1 완전히 덮인 구조물-빌딩 301
6.2.2 부분적으로 덮인 구조물-쉘터 302
6.2.3 개방형 구조물-실외 공정 유닛 303
6.2.4 철 구조물의 설계를 위한 기준 304
6.2.5 철 구조물 모양 304
6.3 플랜트 설계시의 안전(Safety) 305
6.3.1 플랜트에서의 위험 306
6.3.2 플랜트 레이아웃 306
6.3.3 기계적 디자인과 안전 308
6.3.4 통풍 312
6.3.5 압력 해소 장치 313
6.3.6 소화 장비 313
6.4 플랜트 건설(Construction) 314
6.4.1 건설 계획수립 314
6.4.2 건설 인력 314
6.4.3 건설 시공 315
6.5 시운전과 상업 운전 323
6.5.1 시운전 323
6.5.2 상업운전 325
참고문헌 326
Ⅰ. 계약서 샘플 329
Ⅱ. 배관 시방서 샘플 353
1.1.1 플랜트의 정의와 분류 10
1.1.2 플랜트 엔지니어와 친환경 플랜트 14
1.1.3 플랜트와 에너지, 에너지원 및 성장률 17
1.2 플랜트 프로젝트 조직과 프로젝트 엔지니어 24
1.2.1 플랜트 프로젝트 조직 24
1.2.2 프로젝트 엔지니어 24
참고문헌 29
2.1 플랜트 입지 선정 32
2.1.1 일반 절차 32
2.1.2 플랜트 입지선정 요인 33
2.2 건설 프로젝트를 위한 예비자료 37
2.2.1 대표적 예비자료 37
2.2.2 해외 프로젝트를 위한 특수 요구사항 39
2.3 공정설계 40
2.3.1 화공 플랜트의 공정 설계 40
2.3.1.1 기초 엔지니어링 연구와 공정 개발 40
2.3.1.2 화공 플랜트의 공정 평가 41
2.3.1.3 화공 플랜트의 비용 추정과 공정 설계 41
2.3.1.4 공정 설계 절차 44
2.3.2 발전 플랜트의 공정 설계 45
2.3.2.1 발전 플랜트의 에너지 경제학 46
2.3.2.2 발전 플랜트의 경제성 판단 48
2.4 흐름도(Flow Diagram) 51
2.4.1 개략적인 흐름도 51
2.4.2 엔지니어링 흐름도 54
2.5 플롯플랜 (배치계획) 65
2.5.1 마스터 플롯 플랜 65
2.5.2 유닛 플롯 플랜 67
2.6 프로젝트 스케줄링 69
2.6.1 프로젝트 스케줄의 목적 69
2.6.2 공정표(Schedule Sheet) 70
2.6.3 공정표 작성 방법 70
2.6.4 공정표 작성을 위한 정보 75
2.6.5 스케줄 부서와 최근의 스케줄관리 기법 77
2.7 엔지니어링 디자인과 제도작업 81
2.7.1 장비 전문 엔지니어링 81
2.7.2 디자인 제도작업 82
참고문헌 88
3.1 조달 업무(Procurement Operations) 90
3.1.1 조달 부서의 조직과 운영 90
3.1.2 조달 절차 92
3.1.3 검수 96
3.1.4 독촉 97
3.2 사무 절차 98
3.2.1 회의 98
3.2.2 기술적 문서 작성 100
3.2.3 문서 정리 시스템 111
3.3 계약과 계약자 114
3.3.1 엔지니어링 회사와 건설 회사 114
3.3.2 계약자 선정하기 115
3.3.3 계약의 기본 사항과 계약의 분류 116
3.3.4 계약서 형식 120
3.3.4.1 엔지니어링 용역만을 위한 대표적 원가가산 계약서 120
3.3.4.2 대표적인 엔지니어링 및 건설 계약서 121
3.3.4.3 일괄 계약서 121
3.3.5 계약과 윤리 122
참고문헌 123
4.1 발전 플랜트의 주요 장비 126
4.1.1 발전 플랜트의 원리와 구성 127
4.1.2 보일러 130
4.1.3 원자로 138
4.1.4 증기 터빈 140
4.2 압력 용기 148
4.2.1 용기 제작 148
4.2.2 압력용기 설계 이론 151
4.2.3 용기 디자인의 개발 155
4.3 열교환기 158
4.3.1 열교환기의 분류 158
4.3.2 쉘-앤드-튜브 열교환기의 제작 163
4.3.3 열교환기 설계 165
4.3.4 설계 절차 171
4.4 배관 설계 173
4.4.1 무역 관행 174
4.4.2 파이프 연결부 178
4.4.3 파이프 피팅 181
4.4.4 밸브 182
4.4.5 파이프 행거와 지지대 187
4.4.6 배관 레이아웃과 배치 190
4.4.7 배관의 관경 결정 196
4.4.8 배관 시방서 201
4.5 단열 203
4.5.1 단열 재료 204
4.5.2 단열의 선정 206
4.5.3 단열의 입찰과 견적 207
4.5.4 단열 시공 207
4.5.5 내화물 209
4.6 계장(Instrumentation) 210
4.6.1 일반 원리 210
4.6.2 계기 종류 211
4.6.2.1 분류 211
4.6.2.2 유동 측정 211
4.6.2.3 온도 측정 215
4.6.2.4 압력 측정 219
4.6.2.5 액체 레벨 측정 220
4.6.2.6 운동의 측정 221
4.6.3 공정 제어 221
4.7 플랜트 설비(Utilities) 225
4.7.1 일차 설비 226
4.7.2 이차 설비 230
참고문헌 231
5.1 터보 기계 236
5.1.1 터보 기계의 분류 236
5.2 펌프 239
5.2.1 펌프 성능곡선 240
5.2.2 펌프 공동현상과 유효흡입수두 243
5.2.3 용적식 펌프 245
5.2.4 동역학적 펌프 247
5.2.5 원심 펌프 248
5.2.6 축류 펌프 252
5.2.7 펌프 축적 법칙 255
5.2.8 펌프 설치 262
5.3 압축기 266
5.3.1 왕복동 압축기 266
5.3.2 원심 및 축류 송풍기와 압축기 268
5.3.3 압축기 설치 269
5.3.4 압축 이론 270
5.4 터빈 276
5.4.1 터빈의 종류 276
5.4.2 용적식 터빈 278
5.4.3 동역학적 터빈 278
5.4.3.1 충동 터빈 279
5.4.3.2 반동 터빈 280
5.4.4 터빈 축척 법칙 285
참고문헌 287
6.1 기초공사(Foundation) 290
6.1.1 기초의 형태 290
6.1.2 기초 형태의 선정 296
6.1.3 기초 시공 297
6.1.4 기초 계획과 배치 300
6.2 철 구조물 및 빌딩 301
6.2.1 완전히 덮인 구조물-빌딩 301
6.2.2 부분적으로 덮인 구조물-쉘터 302
6.2.3 개방형 구조물-실외 공정 유닛 303
6.2.4 철 구조물의 설계를 위한 기준 304
6.2.5 철 구조물 모양 304
6.3 플랜트 설계시의 안전(Safety) 305
6.3.1 플랜트에서의 위험 306
6.3.2 플랜트 레이아웃 306
6.3.3 기계적 디자인과 안전 308
6.3.4 통풍 312
6.3.5 압력 해소 장치 313
6.3.6 소화 장비 313
6.4 플랜트 건설(Construction) 314
6.4.1 건설 계획수립 314
6.4.2 건설 인력 314
6.4.3 건설 시공 315
6.5 시운전과 상업 운전 323
6.5.1 시운전 323
6.5.2 상업운전 325
참고문헌 326
Ⅰ. 계약서 샘플 329
Ⅱ. 배관 시방서 샘플 353
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박운진
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