공정설계란 무엇인가 정의

* 설계의 일반적 고려사항

 

넓은 의미에서 설계란 특정 목적을 달성하기 위한 계획을 전개하는 과정이다. 본 지문을 통하여 우리는 대기오염 방지사업의 계획단계에서부터 설비 내역까지의 일련의 단계를 설명하기 위해 공정설계라는 용어를 사용할 것이다. 설계에서 가장 중요한 과정은 예비 및 최종단계의 문제점 파악, 그리고 대안책과 이와 관련된 문제들로 이루어진 일련의 결정 과정이다. 각 결정 항목마다 공학자들은 대안책을 검토하고, 기술적, 경제적으로 무리 없는 항목을 선정하여야 한다. 또한 각 항목에서 대안책의 완전한 검토는 이 대안책과 부수된 모은 문제점에 대한 해결방안을 제시해야 한다.

 

회사는 이를 미관상의 문제와 법률적 관점에서 파악해야 한다. 공학자는 예비문제에서 시작하여 일련의 설계과정을 제시하고 있다.

 

예비단계의 물질수지와 공기의 유속측정은 건조기로부터의 배출 속도가 허용 한계치를 초과함을 나타낸다. 계산된 배출 속도는 건조기에서 배출된 시료를 실험실에서 결정점에서 선택할 수 있는 대체 제어기술들은 전기집진, 여과, 습식세정을 들 수 있다. 각 과정에서는 수용 가능한 제어 수준이 주어질 것이나 각 과정은 각기 부수적 문제점을 가지고 있다. 또한 여과는 먼지의 점성 부착 가능성 때문에 비실용적일 수 있다. 습식세정은 슬러치 처리 문제 때문에 많은 지역에서 허용되지 않는다.

 

만약 습식세정이 선택된다면 세정기의 종류를 결정해야 한다. 세정기의 종류를 결정할 때 제기되는 문제점으로는 압력손실, 세정액의 재순환속도, 설비 자재 및 동력 요구량 등이다. 모든 오염방지 계획에서 중요한 결정인자는 채취된 오염물의 처리이다. 오염물 처리과정에서는 전반적 경제성을 검토해야 한다.

 

* 공정 흐름도

 

공정 흐름도는 공정을 도식화한 것으로 간단한 블록도식법에서부터 각 장치와 가동상태를 보여주는 세부 모형도까지 매우 다양하다. 정밀도는 공정의 진행단계와 흐름도의 사용목적에 의해 결정된다. 흐름도는 공정설계의 전 과정에서 중요한 도구가 된다. 시작 단계에서는 간단한 정성적 흐름도가 공정의 연계성을 밝히는 데 사용한다. 연계성이란 각 공정의 구성요소들이 어떻게 연결되는지 그리고 총괄적으로 공정이 전체 제조설비와 어떻게 연결되는지를 파악하는 것이다. 한 예를 들면, 고정상 활성탄 용매 회수장치를 이용하는 건조기가 있다. 여기서 배출된 배출물부터 톨루엔과 에틸 아세테이트 혼합물을 회수하는 계획을 생각해보자.

 

공정이 진행됨에 따라, 이 흐름도는 증기재생 후 뜨거운 공기를 사용하여 활성탄 건조장치를 부수 장치로 추가하도록 수정된다. 이 공정은 에틸 아세테이트가 약한 수용성 물질이라는 사실 때문에 복잡해진다. 만약 재생된 활성탄이 연료로서 타버린다면, 활성탄에 흡착된 에틸 아세테이트를 분리 회수할 수 없게 된다.

 

세부 흐름도는 장치목록을 준비하는 데 사용될 수 있으며 장치 목록은 예비 비용 평가의 준비과정에서 사용된다. 세부 흐름도에는 유체의 흐름 과정을 표시하는 것이 바람직하다. 즉, 세부 흐름 도내 하단부 빈칸 안에 각 유체의 유출입 조건을 표시하거나 특정 유체를 따로 표시한다. 처음 방법이 유체의 흐름 조건을 한눈에 파악할 수 있기 때문에 많이 이용된다.

 

* 물질수지와 에너지수지

 

장치의 선정과 규모는 각 장치 사이의 물질 및 에너지 흐름에 대한 완전한 지식을 요구한다. 질량과 에너지 보존의 법칙은 물질과 에너지 수지 계산의 기본으로서 표현한다. 정상상태 조건에서 설계된 대부분의 방지장치에 대한 물질과 에너지 수지식이다. 하지만 소각로, 직접 연소 건조기, 그리고 흡착 장치 등과 같이 장치 내부에서 열을 생성하거나 오염물이 축정 되는 장치는 예외이다.