배관이란 무엇인가?

 

우리는 아침마다 세수를 한다. 보통, 화장실에 있는 세면대에서 세수를 할 것이다. 세수를 하기 위해선 물이 필요하고, 세면대에 있는 수도꼭지를 틀면 물이 나온다. 비누를 사용해서 세수를 하고, 다 쓴 물은 흘려보낸다. 이 물은 어디로 흘러가는가?

대부분의 경우 집 밖으로 흘러갈 것이다. 그렇다면 무엇을 통해 흘러가는가? 세면대 아래쪽을 살펴보면 금속재질의 원통형 관이 보일 것이다.

이것을 통해 물을 집 밖으로 흘려보내게 된다.

우리는 흔히 이러한 원통형 관을 '배관'이라고 부른다.

 
배관이란 무엇인가?

배관을 이해하기 위해 흔히 볼 수 있는 세면대 아래에 달린 배관을 천천히 하나씩 뜯어서 생각해 보자.

먼저 세면대 아래 배관은 왜 있는것일까? 그것은 편리함을 위해서라고 할 수 있다.

만약 배수용 배관이 설치되지 않고 세면대만 있다면 세수를 하고나서 세면대를 들고 집 밖으로 나가

버리고 와야하는 번거로움이 생길것이다. 세면대 아래에 설치된 배관은 사람이 세수를 하고

세면대를 들고 집 밖으로 나가서 버리고 오지 않도록 하는 '임무'를 갖고 있는 것이다.

그러면 이 배관은 시작점인 세면대에서 부터, 종착점인 집밖까지 연결되어 있어야 할 것이다.

시작점과 종착점이 정해졌다. 이제 그 구간을 어떻게 연결할 것인가?

물이 흘러야 하니까 호스로 연결할까? 빨대처럼 얇은 플라스틱을 사용할까?

속이 빈 대나무도 물을 흘려 보낼 수 있을텐데...? 어떻게 결정할 것인가?

 결정할 것은 이것뿐만이 아니다. 크기는 얼마만큼 할것인가? 시작점은 세면대이고, 종착점은 집 밖인데, 이 구간을 어떻게 해서 갈 것인가? 서울에서 부산까지 가는 길은 수십가지가 되듯이 이것 또한 마찬가지 일 것이다. 세면대에 달린 간단한 배관일 지라도 따지고 보면 생각해야 할 것이 한 두가지가 아니다. 플랜트(Plant)에서의 배관은 더욱 복잡하다. 배관을 정확하게 이해하기 위해서는 배관이 갖는 기본적인 성질과 그 목적에 따른 다양한 쓰임새를 함께 이해하는 것이 중요하다.

 

배관의 탄생

gleaners vspace인류 문명의 발전은 인류가 정착하면서 시작되었다. 세계 4대 문명은 모두 강을 중심으로 발전하였다.

이것은 정착생활을 하면서 집을 짓고, 곡식을 재배하면서

인간이 살아가기에 '물'은 필수적인 것이기 때문이다.

농사를 짓는다고 생각해 보자. 벼를 심기 위해서는 일정한 공간, 즉 '논'이 필요하고, 기르는데는 '물'이 필수적이다.

이 물은 어디서 오는가? 분명 '논'근처에는 수원지가 있을 것이다. 그렇다면 이 물을 어떻게 '논'까지 '이동'시킬 것인가?

양동이를 이용해서 계속해서 퍼 날라도 될 것이지만, 이것은 너무 비효율적임을 우리는 알고 있다.

그럼 어떻게 할 것인가? 고대 사회에서는 '수로', 즉 물길을 만들어서 물을 이동시켰다.

수원지에서 부터 자신의 논까지 땅을 파거나 흙을 쌓아서 물길을 만들고 이 길을 따라 물이 흘러가게 된 것이다. 논에 벼를 심고 기르기 위해서 '물'을 필요로 하게 되었고, 시작점인 수원지로부터 종착점인 논까지'수로'라를 수단을 이용해서 물을 이동시키게 된 것이다. 가만? 앞서 이야기 하였던 세면대밑의 배관의 경우와 무엇인가 비슷하다.

 

그러면 '수로'와 '배관'은 똑같은 것인가?

 

 

수원지로 부터 논까지 물을 이동 시킬 때, 어떠한 방법이 가장 효과적인지 한번 생각해 보자.

어떤 것이 '가장 효과적이다.' 라고 할 수 있는 방법인 것인가?

지금과 같은 논으로 물을 이동 시키는 경우에서는 다음과 같은 정도의 조건을 만족시킨다면

 '가장 효과적이다.' 라고 할 수 있을 것이다.

수원지에서 논까지 물을 이동시키는 목적을 수행한다.
되도록 튼튼한 것이 좋다.
비용이 많이 들거나, 설치하기 너무 힘들면 곤란하다.
필요 이상의 물을 공급할 필요는 없다.
무엇보다 중요한 것은 목적이다.

효과적인 이동방법을 생각을 해 냈으나, 우리집 논이 아닌 다른집 논으로 물을 이동시킨다면,

이것은 아무리 튼튼하고 싸고 설치하기 쉬운 방법이라 할 지라도 원래의 목적에서 벗어난 것이기 때문에 효과적이라 할 수 없다. 되도록이면 한번 설치를 하면, 오랫동안 사용할 수 있다면 좋을 것이다.

만약 둑을 쌓아 놓았는데, 비오면 터져 나가고, 비 그치면 다시 쌓고 해야 한다면 이것은 효과적이라고 할 수 없다. 튼튼하긴 한데 비용이 너무 들게 되어서 흔히 말하듯 '배 보다 배꼽이 더 큰' 경우가 발생하면 효과적이라 할 수 없다. 마찬가지로 방법은 너무 좋으나 설치하는데 오랜 시간이 걸리거나 힘이 든다면, 그 사이 벼는 말라죽을 것이다. 하루 하루 벼가 자라는데 필요한 물의 양이 1ton이라고 가정하자. 그러면 하루 평균 1ton의 물을 공급하면 되는데, 만약 2ton의 물을 공급한다면, 벼가 썩게 되기도 하고 지나친 공급으로 인해 효율은 떨어지게 된다.

 

여기서 위의 두번째 조건인 '되도록 튼튼한 것이 좋다'를 보자.

처음엔 수로를 이용해서 물을 공급하였는데, 이는 비가 오거나, 홍수가 발생하면 더 이상 사용할 수가 없게 되었다. 둑을 쌓아서 수로를 만든 경우엔 무너져 내리고, 땅을 파서 수로를 만든 경우엔

토사물이 흘러와서 땅을 다시 메워 버리게 된 것이다.

이것은 지속적인 보수작업을 필요로 하게 되었고, 반복적인 일이 되어 버렸다.

사람들은 분명 비가오는 날이면 집에서 내리는 비를 보면서 '내일은 수로를 보수해야 겠구나... ' 라고

생각 하게 되었을 것이다. 그리고 함께 '뭔가 좋은 수가 없을까?' 하고 생각하게 되었을 것이다. '

발명은 필요에 의해 이루어 진다'라고 했던가? 이러한 생각은 배관(Pipe)을 만들어 내게 된다.

발명은 필요에 의해서 이루어 진다. 금속으로 만든 원형의 관을 수원지에서 부터 논까지 설치하면,

금속은 흙보다 튼튼해서 비가 오거나 홍수가 난다고 해서 쉽게 못쓰게 되진 않는다.

이러한 금속으로 만든 원형의 관을 배관(Pipe)이라고 부르며, 이것이 배관의 탄생 과정 이라고 할 수 있겠다. 배관을 사용 함으로써 위에서 언급했던 '효과적인 이동'을 훌륭히 수행해 낼 수 있었고 널리 사용되게 된다. 물론 금속은 비를 맞으면 부식되어서 수명에 영향을 주게 되지만, 이는 금속을 다루는 기술의 발전으로 극복해 나가게 된다. 이러한 금속에 관한 자세한 이야기는 다음에 더 하기로 하자.

 

고대의 배관

고고학자들이 발굴한 유물들은 고대에도 배관을 사용하였음을 나타내어 준다.

B.C. 2700년에는 금속이 아닌 점토를 이용한 배관이 발굴되었고, 금속을 사용한 것은

B.C. 2400년 이집트에서 이루어 진 것으로 추측된다. 초기의 배관은 구리를 이용해서 만들어 졌고,

로마시대에는 현대적 배관과 유사한 형식의 배관을 사용하였다.

줄리어스 프론티누스 (Julius Frontinus)는 로마의 배관을 담당하는 감독관 이었고,

배관의 크기 및 재질을 표준화하여 사용 하였다.

배관은 논에 물을 대주기 위한 것으로만 쓰였을까?

문명은 계속해서 발전하게 되었고, 19세기 초 영국 런던에서는 거리의 램프를 설치하였는데

이는 가스를 연료로 하는 것이었다. 거리의 램프가 지속적으로 작동하기 위해서는 가스가 계속해서 공급되어야 하고, 이는 배관을 통해 이루어 졌으며 배관에 대한 이목이 집중되고 결과적으로 배관의 발전을 촉진하게 되었다. 이즈음 증기기관이 발명되고 증기기관에서 증기의 효율적인 이동을 위해서 배관을 사용 하였다.

 

아하! 이제 배관에 대해서 좀 알겠군... 근데 플랜트 배관은 무엇이지?

플랜트 배관은 말 그대로 플랜트(Plant)에서 사용하는 배관을 의미한다.

플랜트 배관을 설명하기 전에, 플랜트(Plant)에 대한 개념을 명확하게 할 필요가 있다.

 

Plant : 1.식물, 초목, 2.농작물, 수확, 3.공장, 제조공장, 설비, 시설

 

플랜트의 사전적 의미를 찾아보면 대충 명사적 의미로는 위와 같이 나올것 이다.

지금 우리가 말하고 있는 플랜트는 3번의 뜻인 공장, 제조공장, 설비, 시설의 의미인 것이다.

유의어로는 Factory가 있는데 이는 약간 Plant와는 쓰임의 차이가 있는 말이다.

Factory는 어떠한 기계적인 시설로 어떠한 기계 또는 장비를 만들어 내는 공장을 의미하고,

Plant는 앞서말한 Factory의 의미와 그 공장의 전체적인 시스템, 부지등을 모두 포함한 보다 넓은 개념의 단어이다.

현대사회에서의 플랜트라 하면 여러가지가 있지만 크게 정유플랜트(Petrolum Plant), 석유화학플랜트(Petrochemical Plant), 화학플랜트(Chemical Plant), 발전플랜트(Power Plant)로 나눌 수 있다.

 

정유 플랜트는 원유를 증류하여 석유를 뽑아내는 플랜트라 할 수 있고,

우리나라에서 대표적인 기업으로는 S-Oil, GS-칼텍스, SK Energy등이 있다.

석유화학 플랜트는 석유화합물과 여러 화학물질을 합성하여 새로운 합성화학물질을 만들어 내는 플랜트이다. 대표적인 것으로, 플라스틱, 나일론, 양초등을 들 수 있다.

우리나라 대표적인 기업으로는 금호석유화학, 한화석유화학, 삼성석유화학, 호남석유화학 등이 있다.

 

화학플랜트는 석유화학을 제외한 나머지 화학 플랜트를 합쳐서 함께 분류를 하는데,

섬유화학, 화공화학, 종합화학, 정밀화학 등이 있다. 의약품, 시료, 신개발 물질 등 그 종류 가 다양하다. 대표적인 기업으로는 바스프(Basf), 테프론(Teflon)으로 유명한 뒤퐁(Dupont)사, 삼성정밀화학등이 있다.

 

발전플랜트는 전기를 생산하는 발전소를 발전플랜트라고 한다.

전기를 생산하는 방법은 원료의 종류에 의해 나뉘게 되는데, 석탄을 때서 발전을 하는 화력발전소,

물의 낙하에 의한 물리적 힘을 이용한 수력발전소, 원자핵반응에 의한 원자력발전소, 바람의 힘을 이용한 풍력 발전소, 태양빛을 이용한 태양열 발전소등이 있다. 전기는 현대사회의 매우 중요한 에너지원이고 에너지의 효율적인 이용이 중요하다.

위 말고도 나머지 산업플랜트, 환경플랜트 등이 있는데 여기서의 배관의 역할은 위의 예보다 다소 미미하므로 넘어가자. 앞서 이야기한 모든 플랜트 에서는 배관의 역할이 매우 중요하다.

수원지에서 논으로 물을 대는것 처럼 이러한 플랜트에서는 배관이 어떠한 역할을 하는지 알아보자.

 

플랜트의 동맥과 정맥, 배관

플랜트 배관의 역할을 이해하기 위해 가상의 플랜트를 만들어서 배관의 역할을 알아보자.

우리나라에 아주 똑똑한 과학자가 있다고 가정을 하자.(실제로 많이 있지만...)

 이 과학자는 우리나라에서 기름 한 방울 안나는 것을 심히 걱정하였고, 고민에 고민을 하던 끝에,

우리나라는 바다가 삼면으로 둘러 쌓인 반도국가 이기에 해수(Sea Water)는 풍부하다는 것을 이용해서 해수를 넣고, 첨가물 A와 B를 섞어주면 휘발유로 변하는 Magic Tank를 개발하게 되었다고 가정을 하자.(실제라면 정말 대박일 것이다!)

 

바닷물을 넣어서 휘발유를 만드는 플랜트가 된 것이다. 다른 플랜트와 다른 것이 없다.

정유플랜트? 원유를 넣어서 휘발유, 경유등을 만드는 플랜트. 발전 플랜트? 연료를 때서 전기를 만드는 플랜트. 위의 플랜트? 바닷물을 넣어서 휘발유를 만드는 플랜트인 것이다. 여기서 필요한 것은

첫째 매직탱크, 둘째 바닷물, 셋째 첨가물 A와 B이다. 위를 보면 필요한 것이 다 있지 않은가?

하지만 이 플랜트는 휘발유를 만들어 낼 수 없다.

그 이유는, 수원지인 바다로 부터 종착점인 매직탱크로 바닷물이 들어가기 위한 연결고리가 빠졌고,

첨가물 A와 B가 매직탱크로 들어가기 위한 연결고리가 빠졌다. 여기서 필요한 것이 무엇인가? 바로 배관이다. 이것 뿐인가? 매직탱크에서 다 만들어진 휘발유는 어떻게 자동차까지 이동할 것인가? 이것 역시 배관이 필요하다. 이처럼 플랜트는 어떠한 목적을 갖고 만들어 지게 되고, 그 속에서의 배관은 마치 사람의 몸은 뼈와 살로 이루어 졌지만, 핏줄인 동맥과 정맥이 없다면 살 수 없는것 처럼 매우 중요한 역할을 한다.

 

궁극적으로 플랜트에서의 배관의 목적은 유체(Fluid : 보통 기체와 액체를 함께 유체라 한다.) 하나 하나 마다의 목적에 맞게 시작점에서 종착점까지 효율적으로 유체를 이동시키는 것이다.

효율적으로 하는것이 이제 매우 복잡하고 전문적인 지식을 필요로 하는 것이다.

인류는 문명의 발달과 함께 고차원의 지식을 쌓게 되었다. 자연현상을 이해하고자 하는 노력들이 지속되었으며, 많은 과학자들의 노력으로 많은 자연현상들을 논리적으로 설명할 수 있게 되었다.

이러한 지식을 통해 배관의 실제적인 설치 전에 우리는 미리 결과를 예측할 수 있게 되었고,

원하는 방향으로 결과를 이끌어 낼 수도 있게 되었다.

이러한 작업을 설계(Engineering)라 하고,

배관을 구성하는 모든 부품, 각각의 배관(Pipe)을 함께 일컬어 배관(Piping)이라 한다.

 

 

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이 글의 출처는 배관정복의 프리웨이님이 작성하신 글을 퍼왔습니다.