[공정] P&ID(Piping & Instrument Diagram)의 정의와 주요 Equipment Symbol

플랜트 설계에서 가장 먼저 검토되는 도면은 공정도(Process Diagram)이다. 그 가운데 P&ID(Piping & Instrument Diagram)는 공정의 운전 방식과 배관, 장치기계 및 계장 시스템을 종합적으로 표현하는 기준 도면으로 사용된다.

P&ID는 단순한 배관 배치도가 아니라 공정 설계(Process Engineering), 배관 설계(Piping), 기계(Mechanical), 계장(Instrumentation), 전기(Electrical), 토건(Civil/Architecture) 등 모든 설계 분야가 공통으로 참조하는 설계 문서이다. 따라서 P&ID를 정확하게 이해하는 것은 플랜트 엔지니어에게 요구되는 기본 역량 중 하나이다.

본 글에서는 P&ID의 정의와 구성 요소, 주요 Equipment Symbol의 종류 및 실무 활용 사항을 정리한다.

P&ID 정의

 

1. P&ID의 정의

P&ID(Piping & Instrument Diagram)는 플랜트를 구성하는 장치기계(Equipment), 배관(Piping), 밸브(Valve), 계장기기(Instrumentation) 및 제어 계통(Control System)을 약속된 기호(Symbol)로 표현한 상세 설계 도면이다.

P&ID는 실제 장비의 형상을 그대로 표현하는 도면이 아니다. 장비의 기능과 배관의 연결 관계를 표준화된 기호로 나타내며, 이를 통해 설계자와 시공자, 운전자가 동일한 정보를 공유할 수 있도록 작성된다.

또한 P&ID는 프로젝트 전 과정에서 지속적으로 활용되는 기준 문서이다. 기본설계(Front-End Engineering Design) 이후 상세설계 단계에서 작성되며, 시공, 시운전, 유지관리 및 설비 개조 과정에서도 참조 문서로 사용된다.

 

2. P&ID와 PFD의 차이

P&ID와 함께 자주 언급되는 도면으로 PFD(Process Flow Diagram)가 있다. 두 도면은 작성 목적과 포함되는 정보의 수준이 서로 다르다.

PFD는 공정의 전체 흐름과 주요 장치의 연결 관계를 표현하는 공정도이다. 반면 P&ID는 PFD를 기반으로 배관 규격, 밸브, 계장기기, 제어 방식 등을 추가하여 실제 설계와 시공이 가능하도록 상세 정보를 포함한다.

즉, PFD가 공정을 이해하기 위한 도면이라면, P&ID는 설계와 시공을 수행하기 위한 기준 도면으로 구분된다.

 

3. P&ID를 구성하는 주요 요소

P&ID에는 공정 운전에 필요한 다양한 정보가 포함된다.

대표적인 구성 요소는 다음과 같다.

• Equipment
• Piping
• Valve
• Instrument
• Flow Direction
• Line Number
• Utility Line
• Drain 및 Vent
• Safety Valve
• Control Valve

각 요소는 독립적으로 존재하는 것이 아니라 상호 연계되어 공정의 운전 조건과 제어 방식을 표현한다.

 

4. Equipment Symbol의 분류

P&ID에 사용되는 Equipment Symbol은 장치의 기능에 따라 크게 회전기계(Rotating Equipment), 장치기계(Static Equipment), 기타 설비(Miscellaneous Equipment)로 구분된다.

 

분류	주요 장치 (Equipment)	특징
1) 회전기계	Pump, Compressor, Blower, Fan 등	동력을 사용하여 유체에 에너지를 전달하는 장치
2) 장치기계	Tank, Drum, Vessel, Tower, Reactor, Heat Exchanger 등	유체를 저장, 분리, 반응시키거나 열을 교환하는 정적인 장치
3) 기타 (Misc.)	Ejector, Silencer, Loading Arm, Agitator, Desuperheater 등	기타 목적을 수행하는 부속 장치 및 설비

 

1) 회전기계(Rotating Equipment)

 

회전기계는 외부 동력을 이용하여 유체에 에너지를 전달하는 장치이다.

대표적인 장비는 다음과 같다.

• Pump
• Compressor
• Blower
• Fan

Pump는 액체를 이송하는 장치이며, Compressor는 기체의 압력을 증가시키기 위해 사용된다. Blower와 Fan은 공기 또는 가스를 이동시키는 역할을 수행하지만 운전 압력과 적용 목적에서 차이가 있다.

 

2) 장치기계(Static Equipment)

장치기계는 회전부가 없는 정적 설비로서 저장, 반응, 분리 및 열교환 기능을 수행한다.

대표적인 장비는 다음과 같다.

• Tank
• Pressure Vessel
• Drum
• Reactor
• Tower
• Heat Exchanger

Storage Tank는 액체를 저장하는 설비이며, Pressure Vessel은 내부 압력을 견디도록 설계된다. Reactor는 화학반응이 이루어지는 핵심 설비이며, Heat Exchanger는 두 유체 사이의 열을 교환하는 기능을 수행한다.

 

3) 기타 설비(Miscellaneous Equipment)

공정 특성에 따라 다양한 보조 설비가 사용된다.

대표적인 장비는 다음과 같다.

• Agitator
• Ejector
• Loading Arm
• Silencer
• Desuperheater

이들 설비는 특정 운전 조건이나 공정 목적에 따라 선택적으로 적용된다.

 

4. 주요 P&ID Equipment Symbol 예시 

P&ID Equipment Symbol 예시

1) 장치별 상세 포인트

• Pumps: 유체의 특성에 따라 Centrifugal(원심식)과 Positive Displacement (용적식)를 구분하여
                표현한다.
• Compressors: 기체를 압축하는 장치인 만큼, 입출구의 압력 변화를 시각적으로 보여주기 위해
                           사다리꼴 형태를 주로 사용한다.
• Tanks & Vessels: 내부 압력 여부에 따라 상단 모양이 달라진다.
                                일반적으로 고압 가스는 Sphere(구형) 탱크를, 대기압 저장은 평평한 지붕의
                                Storage Tank를 사용한다.
• Heat Exchangers: 열교환 효율을 위해 유체 흐름 방향(Counter/Parallel Flow) 확인이 필수
• Miscellaneous: Loading Arm은 출하 설비에서, Silencer는 소음 저감이 필요한 벤트(Vent)
                             라인 등에 그려진다.

 

5. 주요 Equipment Symbol의 특징

P&ID에서 사용되는 Equipment Symbol은 실제 형상을 단순화하여 기능을 표현한다.

Pump는 원심펌프(Centrifugal Pump)와 용적식 펌프(Positive Displacement Pump)를 구분하여 표시하며, Compressor는 압축기의 형식에 따라 서로 다른 심볼을 사용한다.

Tank와 Vessel은 저장 조건에 따라 형상이 달라진다. 일반적인 저장탱크는 평지붕 형태로 표현되지만, 고압가스를 저장하는 경우에는 구형(Sphere Tank) 또는 압력용기 형상의 심볼이 사용된다.

Heat Exchanger는 Shell & Tube 형식과 Air Cooler 형식 등이 구분되며, Tower는 증류탑(Distillation Column), 흡수탑(Absorber), 탈거탑(Stripper) 등 공정 목적에 관계없이 기본적으로 수직 원통형 장치로 표현된다.

 

6. P&ID에서 Equipment보다 중요한 정보

실무에서는 Equipment Symbol보다 배관과 계장기기의 정보를 우선적으로 검토하는 경우가 많다.

특히 다음 항목은 설계 검토 과정에서 반드시 확인하여야 한다.

• 배관 연결 방향
• Line Number
• Valve 종류
• Instrument Tag Number
• Control Valve 위치
• Drain 및 Vent Line
• Safety Valve 설치 여부

이러한 정보는 공정의 운전 방식뿐 아니라 유지관리와 안전성 검토에도 직접적인 영향을 미친다.

 

7. 건축 엔지니어가 P&ID를 이해해야 하는 이유

P&ID는 공정설계 분야에서 작성하는 도면이지만, 건축 및 토건 설계에서도 중요한 기준 자료로 활용된다.

Equipment Foundation의 위치와 규모는 P&ID를 기준으로 결정되며, 장비 유지보수 공간과 배관 통과부, 점검용 Platform 및 Pipe Rack 계획 또한 P&ID를 참조하여 검토한다.

예를 들어 Heat Exchanger는 Bundle 인출 공간을 확보하여야 하며, Control Valve는 운전자의 접근성과 유지보수성을 고려한 위치에 설치되어야 한다. 이러한 사항이 설계 초기 단계에서 반영되지 않을 경우 구조물 변경이나 배관 재설계가 발생할 수 있다.

따라서 건축 엔지니어에게도 P&ID를 이해하는 능력은 설계 품질과 프로젝트 수행 효율을 높이는 기본적인 실무 역량으로 평가된다.

 

8. 결론

P&ID는 플랜트 설계에서 가장 중요한 기준 도면 중 하나이다. 공정의 흐름뿐 아니라 장치기계, 배관, 계장기기 및 제어 시스템을 통합적으로 표현하며, 설계·시공·시운전·유지관리 전 과정에서 공통 기준으로 활용된다.

또한 P&ID를 정확하게 이해하면 설계 분야 간의 협업이 원활해지고, 장비 배치와 유지관리 공간, 안전성 검토 등 다양한 설계 요소를 사전에 확인할 수 있다. 이러한 이유로 P&ID는 플랜트 설계 실무에서 가장 기본적이면서도 활용 빈도가 높은 엔지니어링 도면으로 평가된다.

 

[함께 읽으면 좋은 글]

[공정] P&ID 배관(Piping) 심볼 정의 및 판독 지침