KR101846213B1 - 다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법 - Google Patents

다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석유화학 및 발전 시설용 플랜트(plant) 배관, 상하수도 및 냉난방용 건축 배관 등 각종 배관의 전산 설계기법에 관한 것으로, 설계 대상 배관 시설물의 ISO 도면을 생성함에 있어서, 다중배관 형성부에 중심선(11)과 접하는 가상의 평면을 설정함으로써, ISO 도면을 작성 또는 활용하는 사용자가 다중배관의 상태를 정확하게 파악할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 배관 전산 설계를 수행함에 있어서 설계 대상 배관 시설물 ISO 도면의 가독성(可讀性)을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 배관 ISO 도면의 작성 및 활용에 있어서의 오류 내지 오판 가능성을 저감할 수 있다.

Description

다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법{COMPUTER AIDED DESIGN METHOD FOR PIPE SYSTEM USING MULTI PIPE VIRTUAL PLANE}
본 발명은 석유화학 및 발전 시설용 플랜트(plant) 배관, 상하수도 및 냉난방용 건축 배관 등 각종 배관의 전산 설계기법에 관한 것으로, 설계 대상 배관 시설물의 ISO 도면을 생성함에 있어서, 다중배관 형성부에 중심선(11)과 접하는 가상의 평면을 설정함으로써, ISO 도면을 작성 또는 활용하는 사용자가 다중배관의 상태를 정확하게 파악할 수 있도록 한 것이다.
각종 플랜트 및 건축물의 대형화 및 고도화 추세에 따라 대규모의 복잡한 배관설비가 요구되고 있으며, 이에 배관설비 시공에 필요한 도면, 자재명세서(BOM, Bill Of Material) 및 시공계획서 등 설계도서의 제작 및 관리에 전산처리 기법이 적극 적용되고 있다.
배관 설계에 있어서 전산처리 기법의 기초적인 적용은 제도프로그램(drawing program)을 통한 배관 도면의 작도 및 스프레드시트(spread sheet)를 통한 자재명세서의 작성을 들 수 있으나, 이는 배관설비 구조계획의 완료를 전제로, 작도 및 문서 작성 및 단순 계산을 컴퓨터 프로그램을 통하여 수행하는 것에 불과하다.
이에, 배관요소(piping element)(10)의 규격 등을 데이터베이스화하고 이를 기초로 도면을 작도하되, 배관요소(10)의 자유로운 생성 및 연결이 가능한 특허 제1409250호 등의 배관 전산 설계기법이 개발된 바 있으며, 이로써 배관 전산 설계에 있어서의 사용자 편의 및 설계 품질 확보에 유의(有意)한 진전이 있었다.
특허 제1409250호를 비롯한 종래의 배관 전산 설계 기법은 도 1에서와 같이, 데이터베이스 형태로 기 구축된 배관요소(10) 규격을 인출하여 제도프로그램 상에서 해당 배관요소(10)의 작도가 자동으로 수행되는 방식으로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 각 배관요소(10)의 중심선(11)이 연결된 수지상(樹枝狀) 선분 집단을 등축투영(Isometric Projection)하여 표시한 ISO 도면이 제공되는 것이 일반적이다.
이러한 ISO 도면은 물량의 산출, 배관요소(10)의 사전 제작, 배관요소(10)의 현장 설치 등 해당 배관 시설물의 실제 제작 및 시공 전반에 있어서 작업 편의 확보를 목적으로 작성되는 것으로, 도 2에서와 같이, 선분으로 구성되는 비교적 단순한 구성으로도 작업자에게 충분한 정보를 제공할 수 있도록 작성될 필요가 있다.
도 1 및 도 2에 예시된 배관 ISO 도면에 도시되지는 않았으나, 실제 배관 ISO 도면에는 각 배관요소(10)의 중심선(11)을 표현하는 선분외에도, 당해 배관요소(10)의 제원 및 연장 등 다양한 정보가 표시되는 바, 작업자는 ISO 도면을 통하여 배관 시설물의 전체적인 형태 및 구조는 물론 배관 시설물을 구성하는 개별 배관요소(10)의 제원을 일목요연하게 파악할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배관 전산 설계에 있어서 제공되는 ISO 도면을 통하여, 배관 시설물의 설계 및 시공에 있어서 상당한 이점을 얻을 수 있으나, 도 3에서와 같이 다중배관이 구성되는 배관 시설물의 경우, 도 4에서와 같이 ISO 도면상 다수의 선분이 근접 배열 내지 중첩되어 표시될 수 밖에 없는 바, ISO 도면의 작성 및 판독에 있어서 많은 애로점이 있었다.
다중배관이란 도 3에서와 같이, 중심선(11)이 평행한 다수의 배관요소(10)가 밀착되어 구성되는 배관 상태로서, 동일한 경로를 따르되 상호 격리되는 다수의 유로(流路)를 형성할 필요가 있는 경우 구축되며, 플랜트 배관은 물론, 상하수도 및 냉난방용 건축 배관 등 산업용 배관 시설물 대부분에 다중배관이 적용되고 있다.
이러한 다중배관은 그 구조적 특성상 ISO 도면으로 표현하는 경우 도 4에서와 같이, 다수의 선분이 근접 배열되고 중첩될 수 밖에 없으며, 이로 인하여 ISO 도면의 작성 및 판독 과정에서 혼란 및 착오가 빈발하게 된다.
특히, 도 5에서와 같이, 전체 배관 시설물의 ISO 도면에서 특정 부위를 확대하여 도시하는 경우, 당해 배관요소(10)의 실제 구조 파악에 상당한 어려움이 있을 수 밖에 없는데, 이러한 종래기술의 한계는 도 6에서와 같이, 다중배관의 실제 배열구조가 상이함에도 불구하고 부분 확대된 ISO 도면은 동일하게 표현되는 현상에서 극명하게 드러난다.
즉, 도 3에 예시된 배관 시설물에 있어서, 우측 말단부에 형성된 다중배관은 다수의 관체(管體)가 수직으로 배열되고 있고 좌측 말단부에 형성된 다중배관은 다수의 관체가 수평으로 배열되고 있음에도 불구하고, 동일한 배관 시설물의 부분 확대 ISO 도면인 도 6에서는 양자 모두 동일하게 표시되고 있는 바, 실제 배관의 구조를 명확하게 파악할 수 없는 것이다.
이러한 종래 배관 전산 설계에 있어서의 다중배관 ISO 도면의 가독성 부족은 배관 시설물의 설계 및 시공과정에서의 착오를 유발할 수 밖에 없으며, 이로 인하여 설계 품질이 저하될 뿐 아니라, 실제 현장에서의 설계 및 시공계획 변경이 초래되어, 공사비가 증액됨은 물론, 결국 해당 배관 시설물의 성능 및 안정성이 저하되는 심각한 문제가 초래된다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 컴퓨터를 이용하여 배관 설계도서를 작성하는 배관 전산 설계방법에 있어서, 배관요소(piping element)(10)의 유형, 제원, 식별정보 및 접점정보가 포함되는 특성치가 수록된 데이터베이스(DataBase)가 컴퓨터의 기억장치에 구축되고, 데이터베이스에서 배관요소(10)의 특성치가 인출되고 배관요소(10)의 중심선(11)이 연결되어 ISO 도면이 생성되는 ISO생성단계(S10)와, 중심선(11)이 평행하고 상호 인접된 관로(管路)인 다중배관을 구성하는 배관요소(10)가 선택되고 해당 배관요소(10)의 특성치가 추출되는 특성치추출단계(S20)와, 다중배관을 구성하는 배관요소(10)의 중심선(11)을 포함하는 가상평면이 설정되는 평면설정단계(S31)와, 다중배관을 구성하는 배관요소(10)의 중심선(11)과 평행한 외곽을 가지는 가상대상체(假想帶狀體)(20)가 가상평면상에 생성되는 대상체생성단계(S32)와, ISO 도면의 다중배관 배관요소(10) 중심선(11)과 당해 가상대상체(20)가 중첩되도록 출력되는 출력단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법이다.
또한, 상기 출력단계(S40)에서는 ISO 도면의 다중배관 배관요소(10) 중심선(11)과 당해 가상대상체(20)가 중첩되도록 출력되되, 가상대상체(20)가 반투명 상태로 출력되어, 가상대상체(20)와 중첩되는 배관요소(10)의 중심선(11)이 표시됨을 특징으로 하는 다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법이다.
본 발명을 통하여, 배관 전산 설계를 수행함에 있어서 설계 대상 배관 시설물 ISO 도면의 가독성(可讀性)을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 배관 ISO 도면의 작성 및 활용에 있어서의 오류 내지 오판 가능성을 저감할 수 있다.
또한, ISO 도면의 작성 및 활용 전반에 있어서 사용자 편의성을 극대화할 수 있으며, 배관 전산 설계 성과물의 품질을 제고할 수 있다.
도 1은 배관 전산 설계가 수행되는 컴퓨터 화면 예시도
도 2는 종래의 ISO 도면이 표시된 컴퓨터 화면 예시도
도 3은 다중배관이 표시된 컴퓨터 화면 예시도
도 4는 도 3의 다중배관에 대한 ISO 도면 예시도
도 5는 도 4 ISO 도면의 부분 확대도
도 6은 도 3의 다중배관에 대한 ISO 도면의 부위별 확대도
도 7은 본 발명이 적용된 ISO 도면이 표시된 컴퓨터 화면 예시도
도 8은 본 발명의 흐름도
도 9는 본 발명의 다중배관 ISO 도면 부위별 확대도
도 10은 반투명 가상대상체가 적용된 ISO 도면 예시도
도 11은 본 발명의 공통제원 표시형 가상대상체 예시도
본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램에 의하여 수행되는 배관 전산 설계방법에 관한 것으로서, 본 발명을 수행하는 컴퓨터의 기억장치에는 배관요소(piping element)(10)의 유형, 제원, 식별정보 및 접점정보가 포함되는 특성치가 수록된 데이터베이스(DataBase)가 구축되는데, 본 발명을 수행하는 프로그램은 단일 컴퓨터에서 실행되거나 클라이언트-서버 형태로 연결된 다수의 컴퓨터에 의하여 수행될 수 있으며, 상기 데이터베이스는 본 발명을 수행하는 프로그램과 통합되어 단일 컴퓨터내에 구축되거나 다수의 컴퓨터에 의하여 수행되는 경우 프로그램과 데이터베이스가 분리되어 구축될 수도 있다.
도 7은 본 발명이 적용된 ISO 도면이 표시된 컴퓨터 화면 예시도로서, 도 3에 예시된 바 있는 다중배관 형성 배관 시설물의 ISO 도면에 본 발명이 적용된 결과를 예시하고 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 ISO 도면을 구성하는 선분 즉, 중심선(11)이 접하는 테이프 또는 리본 형태의 가상대상체(假想帶狀體)(20)가 구현된다.
도 7에서와 같은 배관 ISO 도면의 가상대상체(20)를 통하여, 기 작성된 ISO 도면을 활용하는 현장 작업자는 물론, ISO 도면을 작성하는 사용자가 배열상태, 자세 및 형태 등 다중배관의 구조를 일층 명확하고 신속하게 파악할 수 있는데, 이러한 본 발명의 배관 전산 설계방법은 도 8에서와 같이, 데이터베이스에서 배관요소(10)의 특성치가 인출되고 배관요소(10)의 중심선(11)이 연결되어 ISO 도면이 생성되는 ISO생성단계(S10)로 개시된다.
즉, ISO생성단계(S10)는 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 다중배관이 구성된 배관 시설물의 ISO 도면을 우선 작성하는 과정으로서, 다중배관 형성 부위에서는 다중배관을 구성하는 각 배관요소(10)의 중심선(11)이 평행하게 배열되면서, 도 7에 예시된 다수의 선분이 작성되는 것이다.
이후, 중심선(11)이 평행하고 상호 인접된 관로(管路)인 다중배관을 구성하는 배관요소(10)가 선택되고 해당 배관요소(10)의 특성치가 추출되는 특성치추출단계(S20)가 수행되는데, 도 7에 도시된 실시예에서는 도면상 좌측 상단부에 위치한 다중배관에 대하여 특성치추출단계(S20)가 수행되었다.
특성치추출단계(S20)가 완료되면, 당해 다중배관을 구성하는 배관요소(10)의 중심선(11)을 포함하는 가상평면이 설정되는 평면설정단계(S31)가 수행되는데, 여기서 가상평면(假想平面)이란 그 사전적 의미에서와 같이, 실제 존재하는 배관요소(10) 또는 구조물이 아니라 배관요소(10)의 중심선(11)이 접하는 평면으로서 두께가 설정되지 않는 수학적 의미의 평면을 말한다.
평면설정단계(S31)에서 설정되는 가상평면은 다중배관을 구성하는 2개 이상의 배관요소(10)의 중심선(11)을 모두 포함하는 평면으로서, 다중배관의 특성상 상호 평행한 2개 이상의 중심선(11)에 의하여 가상평면이 공간상에서 결정된다 할 수 있으며, 상호 평행한 2개의 선분을 포함하는 즉, 상호 평행한 2개의 선분에 동시에 접하는 평면은 수학적 원리에 의하여 유일한 바, 1조의 다중배관을 구성하는 다수의 배관요소(10)에 대하여 단일 가상평면이 설정될 수 있다.
이후, 다중배관을 구성하는 배관요소(10)의 중심선(11)과 평행한 외곽을 가지는 가상대상체(假想帶狀體)(20)가 가상평면상에 생성되는 대상체생성단계(S32)가 수행되는데, 여기서 가상대상체(假想帶狀體)(20) 역시 두께가 설정되지 않는 리본 내지 테이프 형태의 표시물로서, 전술한 가상평면이 다중배관의 중심선(11)이 동시에 접하고 면적이 무한한 수학적 평면이라 할 때, 가상대상체(20)는 가상평면이 배관요소(10)의 중심선(11)과 평행한 선분으로 절단된 유한한 면체라 할 수 있다.
이때 가상대상체(20)는 적절한 길이, 예컨데 해당 다중배관을 구성하는 배관요소(10) 중 최소 연장을 가지는 배관요소(10)의 중심선(11) 연장을 소폭 하회하는 길이로 절단되어, 결국 가상평면상의 직사각형 형태로 설정될 수 있으며, 이후, ISO 도면의 다중배관 배관요소(10) 중심선(11)과 당해 가상대상체(20)가 중첩되도록 출력되는 출력단계(S40)가 수행됨으로써, 도 7에서와 같은 화면을 제공하게 된다.
전술한 ISO생성단계(S10) 내지 출력단계(S40)는 모두 배관 전산 설계를 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의하여 수행되는 것으로, 이러한 컴퓨터 프로그램을 조작하여 배관 전산 설계를 수행하는 설계자는 도 7에서와 같은 화면을 실시간으로 확인하면서 ISO 도면 작성을 비롯한 배관 전산 설계를 수행할 수 있으며, 컴퓨터가 도 7의 화면과 같은 ISO 도면을 지면(紙面)에 출력함에 따라, 배관요소(10) 제작자 또는 현장 작업자가 이를 활용할 수 있다.
이러한 본 발명의 가상대상체(20)를 통하여 배관 ISO 도면의 가독성을 획기적으로 개선할 수 있는데, 그 효과를 도 9를 통하여 확인할 수 있다.
도 9는 전술한 도 6과 동일한 조건에 대하여 본 발명이 적용된 상태를 도시한 것으로, 종래기술에 의하여 작성된 ISO 도면인 도 6에서는 해당 다중배관의 배열상태를 확인할 수 없는 반면, 본 발명이 적용된 도 9에서는 해당 다중배관의 배열상태 즉, 다중배관을 구성하는 배관요소(10)가 수직으로 배열되었는지 아니면 수평으로 배열되었는지를 신속하고 명확하게 확인할 수 있다.
한편, 전술한 출력단계(S40)를 수행함에 있어서, 컴퓨터 프로그램이 ISO 도면의 다중배관 배관요소(10) 중심선(11)과 당해 가상대상체(20)가 중첩되도록 출력하되, 가상대상체(20)를 반투명 상태로 출력하여, 가상대상체(20)와 중첩되는 배관요소(10)의 중심선(11)이 표시될 수 있도록 함으로써, 도 10에서와 같은 ISO 도면이 작성될 수 있다.
도 10에서와 같은 반투명 가상대상체(20)를 통하여, 가상대상체(20)와 중심선(11)을 동시에 확인할 수 있는 바, 배관 ISO 도면의 가독성을 일층 향상시킬 수 있으며, 특히, 동 도면에서와 같이, 화면상 가상대상체(20)간 중첩부위의 명도를 저하시키는 처리를 가함으로써, 다중배관의 굴곡 구조를 일층 명확하게 확인할 수 있다.
또한, 도 11에서와 같이, 가상대상체(20)에 공통제원을 표시함으로써, 해당 다중배관의 제원을 일목요연하게 확인할 수 있는데, 이때 가상대상체(20)에 표시되는 공통제원은 해당 제원을 나타내는 문자열을 가상대상체(20)에 투영하는 방식으로 출력함으로써, 동 도면에서와 같이, 가상대상체(20) 표면에 공통제원이 인쇄된 것과 같은 시각적 효과를 사용자에게 제공한다.
공통제원이란 다중배관을 구성하는 개별 배관요소(10)의 제원 중 동일한 제원을 말하는 것으로, 동일한 직경의 관체 다수가 밀착 배열되어 다중배관을 구성하는 경우, 다중배관을 구성하는 개별 배관요소(10)에 각각 직경을 표시할 필요 없이, 직경을 다중배관의 공통제원으로서 표시하는 것이 효율적이라 할 수 있다.
종래기술에서는 ISO 도면에 배관요소(10)의 제원을 표시함에 있어서, ISO 도면을 구성하는 중심선(11) 선분에 밀착된 문자열을 표시하거나, 별도의 지시선을 인출하는 방식을 적용하였으나, 다중배관의 ISO 도면에서는 다수의 선분이 복잡하게 배열될 수 밖에 없는 바, 문자열이 지시하는 배관요소(10)를 판별하기가 어려웠을 뿐 아니라, 특히 지시선의 경우 다수의 지시선을 인출하는 과정에서 혼재된 지시선이 중첩되거나 지시선과 배관요소(10) 중심선(11)이 혼동되어, ISO 도면을 통하여 다중배관의 제원을 정확하고 신속하게 파악함에 있어서 제약이 있을 수 밖에 없었다.
반면, 본 발명에서는 도 11에서와 같이, 가상대상체(20)에 다중배관의 공통제원을 표시함으로써, ISO 도면상 표시되는 지시선 또는 문자열을 대폭 감축하면서도, 다중배관의 제원을 명확하고 신속하게 파악할 수 있다.
10 : 배관요소
11 : 중심선
20 : 가상대상체
S10 : ISO생성단계
S20 : 특성치추출단계
S31 : 평면설정단계
S32 : 대상체생성단계
S40 : 출력단계

Claims (2)

  1. 컴퓨터를 이용하여 배관 설계도서를 작성하는 배관 전산 설계방법에 있어서, 배관요소(piping element)(10)의 유형, 제원, 식별정보 및 접점정보가 포함되는 특성치가 수록된 데이터베이스(DataBase)가 컴퓨터의 기억장치에 구축되고,
    데이터베이스에서 배관요소(10)의 특성치가 인출되고 배관요소(10)의 중심선(11)이 연결되어 ISO 도면이 생성되는 ISO생성단계(S10)와;
    중심선(11)이 평행하고 상호 인접된 관로(管路)인 다중배관을 구성하는 배관요소(10)가 선택되고 해당 배관요소(10)의 특성치가 추출되는 특성치추출단계(S20)와;
    다중배관을 구성하는 배관요소(10)의 중심선(11)을 포함하는 가상평면이 설정되는 평면설정단계(S31)와;
    다중배관을 구성하는 배관요소(10)의 중심선(11)과 평행한 외곽을 가지는 가상대상체(假想帶狀體)(20)가 가상평면상에 생성되는 대상체생성단계(S32)와;
    ISO 도면의 다중배관 배관요소(10) 중심선(11)과 당해 가상대상체(20)가 중첩되도록 출력되는 출력단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    출력단계(S40)에서는 ISO 도면의 다중배관 배관요소(10) 중심선(11)과 당해 가상대상체(20)가 중첩되도록 출력되되, 가상대상체(20)가 반투명 상태로 출력되어, 가상대상체(20)와 중첩되는 배관요소(10)의 중심선(11)이 표시됨을 특징으로 하는 다중배관 가상평면을 이용한 배관 전산 설계방법.
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