새로운 염색가공 공장-2 -...

2. 에너지 절감 기술

2.1 개론

A. 지구온난화와 에너지 절감

1997년 12월 지구온난화 방지 교토회의(COP3)에서

일본은 온실효과 가스 배출량 연 평균치를 1990년 대

비 6% 삭감을 국제 공약화하였다.

이를 달성하기 위해 에너지 절감법의 일부를 개정하

여 1999년 4월부터 시행되었다. 공장, 사업소의 에너

지 사용합리화(공장 관련 조치 강화)를 위한 주요 개정

사항 중 염색공장 등 제조업 관련 부분을 설명하자면

다음과 같다.

· 에너지 과소비 사업장의 경우 현행 에너지 관리지

정공장(제1종 지정공장)은 에너지 사용합리화에

관한 장래 계획 제출을 의무화하는 조치가 창설되

었다.

· 중간 규모의 에너지 소비 공장·사업장(제2종 지

정공장)의 경우 에너지 전감을 철저히 하기위한

조치(에너지 관리원 선임, 에너지 절감 강습수강

의무, 에너지 사용상황 기록의무)가 창설되었다.

또 염색공장의 대다수가 해당하는 제2종 에너지 관

리 지정공장은 2002년 4월의 개정 에너지 절감법의 시

행에 따라 에너지 사용상황의 기록의무에서부터 제1

종과 동일한 정기보고서 제출 의무가 부과되었다.

이러한 배경에는 지구온난화 대책으로부터 염색공

장도 에너지 절감에 대한 대처가 종래보다 늘어 강력

하게 추진하는 것이 필요하게 되었다.

본 고는 종래 기술 지향의 에너지 절감 대처부터 경

영관점에 있어서의 공장 total cost 삭감 관련 열에너

지 절약 대책 추진을 중심으로 기술하고자 한다.

B. 에너지 절감 대책·원점의 재인식

에너지 절감 대책 추진을 에너지 절감법에 의해 <부

담>의 의식으로 대처할 것인가? 생산 비용 절감에의

<플러스>지향으로 실시할 것인가? 를 경영 관점에서

명확하게 정립해야 한다.

경영 마인드로 볼 때 에너지 절감은 폐수 처리 비용

도 광열용수비(光熱用水費)로서 즉 생산 total cost의

일원으로서 관리하는 것이다. 일반론적인 에너지 절감

은 독립격인 전문기술이 되기 쉽고, 또 조직에서는 특

정 부서 또는 기술자 집단의 업무인 경우가 많아 그 대

상도 한정되기 쉽다. 여기에 경영 레벨의 매니지먼트

를 부여하여 경영 본래의 기대에 부응하는 것으로 격

상시키는 것이 가능하다.

먼저, 에너지 절감 대책추진을 위해 필요한 기본적

조건을 요약하면 다음과 같다.

① 대책추진에 필요한 3조건

· 경영전략으로서의 동기부여와 구체적 삭감 목표치

책정

· 추진을 위한 조직횡단형 key man 임명과 지원

조직의 창설

·생산 프로세스에 있어 <성역>에서 해방

② 관리강화라는 명칭으로서의 에너지 절감의 한계

파악

· 관리강화의 한계를 알고, 불가역적 시스템 백업을

도모

테•마•기•획

새로운 염색가공 공장-2

테마기획┃새로운 염색가공 공장-2 21

③ 기업체질강화로의 특화 : 생산비용 다운을 위한

위치 선정의 명확화

· 품질과 생산성의 안정과 향상, 조업 작업성 개선

및 작업 환경 개선

이들 ①~③ 각 항목을 만족시키는 것이 대책추진의

필요조건으로 생각된다. 또 ISO 14001(환경관리 시스

템) 인증과의 조합성도 경영에 있어서 중요한 조직운

영의 관리요인이 된다.

C. 에너지 원(原) 단위의 파악과 관리

생산량 단위별(m.㎡.kg 등)의 연료, 전력 및 용수의

사용량을 매월 관리함으로써 데이터를 [읽으면서 본

다]는 것이 가능하게 된다. 또 기준년도를 지표100으

로 그래프화하여 대책 실시효과의 확인이 가능하다.

추적의 용이, 관계자 전원이 공유하는 툴(tool)에 의한

성과 달성감 성취가 가능하게 된다.

광열용수원(光熱用水原) 단위관리는 구입 단계부터

시작하여 순차적, 용역별, 공정별, 주요 생산기기 각

각에 대한 전개가 요구되며, 현상파악을 목적으로 하

므로 계측·계량기에 대한 최저한의 초기 투자는 불가

피하다. 계측·계량기는 단순히 데이터 수집이 아니라

조업, 품질보증에 대한 지원 데이터 활동 부가가치를

높이는 것이다.

D. 광열용수(光熱用水) 비용 삭감의 영역

염색가공업은 열에너지를 많이 소비하는 산업이다.

이들 에너지 비용에 폐수비용을 포함시킨 ‘광열용수(光

熱用水)비용’은 연간 수천만엔부터 수억엔에 이르러 제

조원가의 20% 전후를 차지하는 경우도 적지 않다. 광

열용수(光熱用水) 소비는 생산 프로세스에서 일어난

다. 여기서의 생산관리 및 품질보증은 ‘경험과 감(勘)’

에 의한 <성역>이고, 에너지 절감 대책 추진이 어려운

것이 사실이다.

그러나 각각을 단일 프로세스로 분해해서, 개별 프로

세스 부여 조작의 종점을 과학적으로 파악하고, 이것을

매뉴얼화함으로써 <성역>이 열릴 수 있다.

이 사례로서 염색에서 조색(調色)을 들 수 있다.

오랜 기간의 ‘경험과 감(勘)’에 의한 ‘색 조합 기술’은

‘CCM'으로 대체될 수 있었다.

2.2 열에너지의 관리

A. 열이용의 기본적 사고

연료의 연소에 의한 발생열이 어떤 생산 프로세스로

이용되고 있는가? 에 대한 실태파악이 필요하다. 열의

유효이용은 열의 손실관리에 있어, 개개의 열 손실을

정성·정량적으로 파악하고 얼마나 줄일까가 “열에너

지 관리의 기본”이 된다.

염색가공 프로세스 전체에 있어 열의 흐름과 열 손

실의 개념을 그림 2.1에 나타내었다.

이 흐름도가 의미하는 것은 열 손실 지도(map)로서

손실 발생장소의 특정한 양 즉 경제적 손실을 객관적

으로 파악할 수 있다.

그림 2.1 염색가공공장의 열 <증기> 흐름의 개념

연료의 대부분은 “준비~염색” 공정에서 소비되어

이 열은 온수 또는 따뜻한 공기로 바깥으로 배출된다.

증기·가스 등의 열사용 설비에 있어 방대한 열 소비

를 얼마나 줄일까에 목적을 두어야 하므로, 가장 필요

한 대책은 프로세스 중 열의 과잉사용량 감소이다. 배

출열 발생량은 경우에 따라 반감 가능성도 있어, 연료

및 용수·폐수 비용 절감 기여효과가 매우 크다. 두 번

째 대책은 프로세스로부터의 배출열 회수와 이것의 유

효이용이다.


22 DYETEC VISION

테마기획┃새로운 염색가공 공장-2

열 손실 관리의 기본은 데이터에 의한 실태 파악으

로, 열 손실을 정량적으로 파악하기 위해서는 계측 및

계량이 필요조건이다. 적절한 실태파악은 절감대책 증

진도 50% 도달에 상응하는 것으로서, 이들로부터 가

치 있는 성과를 약속할 수 있다.

B. 증기 보일러의 관리

① 연료관리

보일러 설비운용에 있어 효율 평가지표는 연소공기

비와 보일러의 배기가스 온도의 관리이다.

유지해야하는 공기비 및 배기가스 온도의 기준치는

에너지 절감법의 판단기준에 의해 사용연료 종류별,

증발량별로 표시되어 이것을 표 2.1에 나타내었다.

표 2.1 보일러에 대한 기준 공기비(比)

(1999년 통상산업성 고시 제39호)

증발량구분기준공기비

액체연료 기체연료

매시 30톤 이상 1.1-1.25 1.1-1.2

매시 10톤 이상 30톤 미만 1.15-1.3 1.15-1.3

매시 5톤 이상 10톤 미만 1.2-1.3 1.2-1.3

매시 5톤 미만 1.2-1.3 1.2-1.3

주 : 부하율은 50-100%로 적용

이 보일러 공기비는 전열(伝熱)면적 10㎡ 미만의 소

형관류 보일러의 경우는 제외되어 있다. 그러나 이것

도 포함하는 것이 증기공급 측의 일이다.

② 소형관류(小型管流) 보일러의 운용

1)종래의 염색공장을 대표하는 수관(水管)식과 노통

연관(筒爐煙管)보일러를 대신하여 소형관류 보일러로

교환이 급속하게 진행되고 있다. 그 배경으로서 환경

대책강화에 따라 대기오염부하가 적은 13A가스로 전

환하여 고효율화, 법규제 적용완화 또는 보일러 작동

인원의 합리화 등 많은 복합적 이점을 가진 시대의 요

구에 맞는 시스템 패키지 보일러임을 들 수 있다.

그러나 이 소형관류보일러를 효과적으로 운용하기

위해 해결해야 할 과제도 많다.

2)보일러 급수관리 : 물의 경도는 보일러에 치명적

인 문제를 일으킨다. 물의 경도는 보일러 증발관 내벽

에 스케일을 발생시키고 이것이 반복되면 열 전달이

어려워져서 증발관 파열이 일어나 고가의 수리비용이

발생하게 된다.

따라서 일상적으로 경도 수질관리와 수 처리를 필요로

하게 된다. 경도 관리 검지기를 도입하여 경도 이상 발생

시 빠르게 대처할 수 있는 시스템 백업도 필요하다.

3)연소공기비의 관리 : 설치된 소형관류보일러의 대

부분이 보일러 서비스 회사와 유지계약을 체결하고,

통신회선으로 온라인 시스템을 통해 보일러 운전감시

를 하도록 되어 있다. 그 결과 보일러 공기비도 공장

측에서 관리되는 경우가 적다. 앞에서 설명한 에너지

절감법의 판단기준도 적용되지 않는 실정이다.

보일러를 여러 대 설치하는 경우, 부하변동에 대한

대비로 저열(低熱) 모드에서 대기하는 보일러 수가 많

다. 저열 모드에서 보일러 효율은 당연히 낮으므로, 보

일러 종합효율 인상을 도모하기 위해 보일러 수 제어

시스템에 대한 재검토가 필요하다.

공기비의 절감 및 배기 가스 온도의 인상에 의한 염

료절감효과를 표 2.2에 나타내었다.

표 2.2 공기비(m)·배기 가스 온도(℃)절감에 의한

연료절약율(%)

m ℃

1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

200 0.00 0.69 1.38 2.07 2.76 3.44 4.13 4.82 5.51

220 0.99 1.76 2.52 3.29 4.05 4.82 5.58 6.35 6.62

240 1.98 2.82 3.66 4.51 5.35 6.19 7.03 7.87 8.72

260 2.97 3.89 4.81 5.73 6.64 7.56 8.48 9.40 10.32

280 3.96 4.96 5.95 6.95 7.93 8.94 9.93 10.93 11.92

300 4.95 6.02 7.10 8.17 9.24 10.31 11.38 12.45 13.52

계산조건 : 공기비 및 배기가스온도는 에너지 절감법 판단

기준치를 기본으로 함, Go, Ao는 Rosin식으로 계산, 연료는

13A가스, HL=41.56J/㎥N (9930kcal/㎥N)

4)발생증기의 오염

염색공장은 짧은 시간에 집중되는 증기부하가 커서,

VISION

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종래에는 그 대책으로 노통연관(筒爐煙管)보일러를

많이 설치하였다. 소형관류 보일러의 결점으로 peak

load시 공기와 물의 분리 기능이 약한 점이 대두되었

다. 소형관류 보일러의 carry-over(공기와 물이 함께

증발)에 의해, 증기 중에 혼입된 보일러 물에 있던 현

탁 용해 고체성분 등이 직접 [기기]에 접하는 경우는

품질에 영향을 줄 수 있다.

증기오염의 유무를 확인하기 위해서는 과부하시

간대 drain의 pH와 도전율(μS/cm)를 체크해서 비교

적 간단하게 오염도 판정이 가능하다. 또 a. 집중부하

를 분산시켜 순간 최대부하를 평준화, b. 1차 증기압

력제어장치의 설치에 의한 보일러 발생증기압력의 과

도한 하강을 억제, c. 시스템상 일반적인 대책으로는

accumulator 설치, d. 보일러 설비용량 증대 등의 설

비대책이 필요하다. 그러나 각각의 경우에 따라 다른

대책을 세워야 하고, 재현성 있는 실태파악이 필요하다.

5)Economizer의 라이프 사이클

역자 주) Economizer : 보일러 급수 가열장치의 일

종으로 급수 관에 설치하여 배기 후 남은 열로 물을 가

열함.

소형관류보일러의 economizer는 보일러와 일체화

함으로써 93%이상의 고효율을 가지는 구성요소 중 하

나이다. 그러나 운용관리 환경에 따라 라이프 사이클

의 차이가 크게 2~3년 안에 누수에 의해 사용 불가능

하게 되는 경우가 많다.

보일러를 자주 ON-OFF시키거나 보일러 급수 시 수

분 간격으로 ON-OFF를 반복하면, 열전달관에 열적

스트레스 부여, 중유 등 액체 연료의 유황성분, 연료상

태에 기인한 열전달 장애, 부식 등의 원인이 된다. 대

책으로서 a. economizer의 급수온도를 높인다, 배기가

스와의 온도차를 작게 하기 위해 보일러 연속 blow 처

리수와의 열교환, 프로세스로부터의 드레인 회수강화

또는 발생증기에 의한 급수가열 b. 액체연료의 경우는

economizer 열전달관의 정기적인 보수점검의 실시 및

급수, 배출가스 온도의 흐름 관리 실시 등이 필요하다.

경영관점에서의 비용대책효과 평가 시스템 운용관

리와 유지도 필요하다.

③ 증기 시스템

1)증기 운송 관리

생산 프로세스 중 증기 운송이 불필요한 시간대 또

는 공급 불필요 구역으로 연속적인 증기 공급을 줄이

고, 증기 밸브 부분의 누수에 의한 증기 손실을 제로로

하면 연간 비용 절감 효과는 매우 크다.

특히 잔업, 심야, 휴일에 이러한 경향이 있다. 그

러나 증기 운송 관리를 현장 위탁한 경우, 밸브의 정

비 불량에 의한 폐지곤란의 경우에는 증기 운송을 멈

출 수 없다. 또 증기 운송 개시 시 water hammer(역

자 주 : 밸브를 갑자기 잠그면 순간적인 압력차에 의

해 진동이 일어나 큰 소리가 나는 현상)방지를 위해 연

속적인 증기운송이 불필요한 경우에도 일어나고 있

다. 무(無)부하시의 증기유량이 1~2t/h인 계측 데이터

도 있고, 손실 증기량 1t/h에 대한 중유 손실량은 연간

100kℓ가 된다.

이것은 증기의 누설관리와 맞추어 에너지 절감 기술

을 생각하기 이전에 고려해야 한다.

2)증기압력 상승

증기압력 상승에 의한 직접효과는 보일러 배기가스

온도가 상승하는 것으로, 0.1MPa(1kg/㎠) 압력 강하

가 일어나면 보일러 효율을 0.5씩 올라가게 한다. 또

이에 대응하여 증기온도는 5℃ 저하되어 방열(放熱)손

실이 절감되고, 증기 교환열이 증가함으로써 가열 프

로세스 중 증기소비량이 약 1% 절감된다.

3)Steam trap의 관리

Steam trap은 소모품이라는 인식으로 관리해야 한

다. Steam trap의 형식에 따라 drain배출시 다량의 스

팀을 동반하는 경우가 있어, 증기사용설비와 조합할

필요가 있다.

Steam trap에 맞춘 steam trap용 bypass-valve로

부터의 증기누출 관리가 중요하다. 관행으로 이 밸브

를 약간 열어 사용하는데 이 경우 누설 스팀량은 커진

다. 이에 대한 대책으로 bypass-valve를 철거하는 방

향으로 검토해야 한다. 단, 철거 시 조건으로는 초기에

다량의 drain을 배제하고, 부하특성과 맞추어 steam

trap의 배출능력에 여유를 둘 필요가 있다. Steam


24 DYETEC VISION


trap은 일반적으로 성능이 안정되어 신뢰도가 높지만,

통계적으로 증기 누수는 전체 설비 개수의 10%, 또 연

속 blow가 6%정도 존재한다. 최저 연1회 정기점검이

필요하고 컴퓨터 지원 시스템에 의한 trap 진단장치가

범용화되어 있다.

4)보온 재검토

제2차 석유위기 당시 에너지 절감 대책으로는 최우

선으로 실시된 보온이 있지만, 요즘은 보온에의 관심

이 줄어들고 있다. 방치된 밸브·플랜지 등이 매우 많다.

특히 고효율을 특징으로 소형관류 보일러에 장치

되어 있는 밸브, 또는 보일러 본체에 부착된 하역용

hook 등의 방열면의 전개 면적은 상당하여 과거의 방

열 손실을 메꾼 이익은 경영 관점에서도 간과할 수 없

다. 표 2.3에 증기밸브의 보온효과에 대한 시험계산을

나타내었다. 염색가공설비도 같은 형태로 재검토하여

점검 정비할 필요가 크다.

표 2.3 증기 밸브의 보온 효과 계산 시험표

항목 데이터 항목 데이터

방열면적 ㎡ 10 총괄열전달률 W/㎡K 14.9

통기시간 h/년 6000 보온효율 % 80

증기압력 MPa 0.5 열이용효율 % 80

표면온도 ℃ 152 연료(13A)단가 엔/㎥ 65

주위온도 ℃ 30 저위발열량 MJ/㎥N 41.6

방사율 ε 0.8 절감13A량 ㎥/년 9,443

보온효과열량 MJ/h 52.38 절감연료비 천엔/년 613

* 방열면적 10㎡에 상당하는 밸브 : 100A×17개(100A파이

프 상당길이 27m)

2.3. 절수

A. 물의 비용

염색가공에 있어 물의 이용은, 염색·수세·온도 상

승·냉각·배출 등의 기능목적의 매체로서 다량의 물

이 소비된다. 사용 목적에 대한 적정한 수량 또는 온도

설정의 대부분은 경험적인 경우가 많고, 경험과 감(勘)

이 공존하는 “성역” 중의 하나이다.

과거에는 탕수(湯水)와 같은 사용한 지하수는 공업

용수에 의존하고 있고, 또 공동하수도의 보급과 함께

공장폐수는 하수도에 방류하였다. 이렇게 지출되던 물

비용이 지금에는 광열용수 비용 전체의 1/3을 차지하

게 되어 생산비용을 압박하고 있다.

염색산업 집중도시의 공업용수 및 하수도요금 단가

를 표 2.4에 나타내었다.

표 2.4 공업용수 및 하수도요금(참고 예)

공업용수 하수도

수도사업체명 기본요금 사업체명 기본요금

(엔/㎥) (엔/㎥)

栃尾(新潟) 19.3 栃尾市(新潟) 90

杮木淨水(埼玉) 22.53 草加市(埼玉) 110

西遠(靜康) 15 浜松市(靜岡) 169

尾張(愛知) 30 一宮市(愛知) 100

福井臨海 33 福井縣 153

大阪府 46 京都市 182

大阪府 35 大阪府 210

有田川3(和歌山) 11.1 和歌山市 145

*요금은 2000년 4월 1일 현재를 나타냄

*하수도기본요금의 적용수량은 각 사업체별로 다름

B. 절수에의 approach

1) 현상파악의 준비 : 공장 전체의 물의 사용실태 파

악이 필요하고, 그 전에 “flow sheet" 작성이 필요하

다. 수원(水原)으로부터 물 사용 공정을 거쳐 종합 배

수에로 이르는 물 흐름에 관해 가능한 한 상세한 데이

터(급수유량, 압력, 온도, 요구 수질 및 생산 공정의 필

요조건 등)을 망라한 “flow sheet"가 필요하다.

2) 실 사용 수량(水量)의 계측 : 개개의 물 사용설비

에 관한 사용 수량조사에 유량계측기를 최대한 활용하

고, 계측 불가능한 경우는 연속식은 각 세정조 당 배수

량을 국자 같은 것으로 계량한다.

3) 용수원(用水原)단위의 산출 : 각 기기 당 사용수

량과 생산가공량으로부터 용수원 단위를 계산한다. 이

단위의 신뢰도를 높이기 위해 2~3회 추적조사가 필요

하다. 기기별, 공정별 용수원 단위 채취 횟수가 많을수

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록, 가공조건에 대응한 용수원 단위에 대한 신뢰도가

높아진다.

4) 계속된 용수원 단위의 파악 : 주요 설비원(原)단

위관리에는 수량계 설치가 필요하고 적어도 단시간 및

누적 계산기능이 있어야 한다(유량자동조절기능을 가

진 다기능유량계는 30만엔 정도).

C. 절수 대책의 단계

- 대책1 : 필요없는 물의 철저한 배수

1) 세정기 정지시 interlock을 걸어 급수를 막음

2) 세정기 counter-flow 수량 및 flow 단계를

증가시킴

- 대책2 : 경험과 감(勘)의 표준화

1) 세정의 한계점 파악(종점관리)방법의 확립과

이들 매뉴얼 작성

2) 세정온도에 맞춘 유전율에 의한 세정수 오염

(청정)도 관리 시스템 도입

- 대책3 : 에너지 원 단위의 추적관리

1) 절수 대책의 추진정착을 위해 월별 단위를 그래

프 추적을 통해 대책을 세운다. 그 결과 용수원

단위와 함께 연료원단위의 절감이 현저하게 나

타나 비용삭감을 기대할 수 있다. 시스템적 절수

대책 관련 원(原)단위의 절감 및 비용 절감효과

사례를 표 2.5에 나타내었다.

표 2.5 절수대책 실시효과 사례

절감률

년간사용량 (%) 년간절감량 절감금액 단가

실적치 (천엔/년) (엔)

하수도 200천㎥ 35 70천㎥ 12,740 182

13A가스 1,200천㎥ 15 180천㎥ 11,700 65

전력 1,200Mwh 13 156천Mwh 2,650 17

합계 * * * 27,090 *

주 : 용수는 지하수사용 때문에 하수도요금만 계상함

D. 절수대책실시에 따른 과제

1) 관리강화에 의한 절수대책은 예전으로 돌아가기

십상이다. 특히 품질상 클레임이 발생하면 절수를 원

인으로 돌리기 쉽다. 따라서 절수대책을 위해서는 재

현성을 가진 불가역적 시스템이 필요하다.

절수대책이 원인으로 나타나는 문제점으로 공정 중

배수의 오염부하가 높아지는 것을 들 수 있다. 이것은

대책계획 시점에서 제기될 수 있는 문제이고, 이에 대

한 대책은 당연 필요하다. 이것을 먼저 확립해야 비용

절감이 가능해진다.

2) 절수·에너지 절감 대책의 성공시키려면 경영자

에 의한 동기부여가 필요하고, 회사 전체에서 비용 삭

감 운동에 대한 방향제시가 필요하다.

또 대책 추진에는 앞서 설명한 조직횡단형 key-

man의 역할이 매우 중요하다.

2.4 열 회수

A. 열 회수의 공동개념

① 염색공장의 열 에너지 손실 발생은 앞서 설명한

그림 2.1 열에너지 이용 flow sheet에 나타낸 바와 같

이 들어온 열의 80-85%가 배출열·열 손실이 되고,

생산공정 안에서만 75-80%를 차지한다.

열 손실이 발생할 수 있는 공정은 염색·세정시 온

수 배수, 건조, 스티머 배기, 전반적인 방열·누설 등

이다.

② 열·배출열 회수의 전제 조건은 “열을 얼마나 회

수할 수 있는가”와 맞추어 “어디서 어느 정도 사용할

수 있는가”가 병행검토 과제가 된다. 배출열 회수와 이

회수열의 이용은 전혀 차원이 다른 “구입”과 “판매”의

원리가 존재한다. 이것을 비즈니스와 중첩시키면 회수

열을 구입하는 사용자가 없으면 판매라는 비즈니스가

성립하지 못한다. 배출열 회수에서는 회수열량을 “모

두 판매”하는 것이 절대적으로 필요조건이 된다.

③ 공정 조건에 있어 외부에 배출되는 열 즉 배출열

은 가능한 한 엔트로피를 작게 한다. 고온 소량화하면

회수열의 유효이용범위가 확대되어, 회수비용 vs 비용

도 유리하게 된다.


26 DYETEC VISION


④ 회수배출열의 이용하기에 앞서 공정 내에서 직접

이용하는 것이 가장 좋다. 이용면에서 볼 때 배출열 회

수의 층별 단계를 그림 2.2에 나타내었다. 여러 대의

설비로부터 배출열을 회수하고, 공정 외부에까지 광역

적으로 회수열을 이용하기 위한 시스템을 위해서는 여

유 있는 저장탱크 설치가 필요하다.

그림 2.2 이용면에서 본 배출열 회수의 단계

회수년수<小>

⇧

①배출열을 자기 공정내에서 직접이용②배출열을 다른 공정에서 직접이용③ 열교환기를 사용하여 자기 공정내에서

이용④ 열교환기를 사용하여 다른 공정에서의

배출열을 이용⑤ 자기 및 다른 공정 배출열을 증열조에

채워 이용⑥열펌프를 이용하여 배출열 이용

⇩설비투자<大>이용효율<大>

B. 청정 배출열 회수

① 프로세스 냉각온수

프로세스 공정 냉각수의 열 회수의 대책으로서 모

소기 롤러 냉각수·액류염색기 열교환 등의 냉각수

를 들 수 있다. 특히 액류염색기는 피 냉각액이 초기온

도 130℃인데 반해 냉각수 2차 온도는 70~80℃로서

50~60℃의 온도차가 있다. 배출 온도를 높이기 위해

서는 현상 열교환기의 증강이 필요하지만 냉각수량의

적정관리도 유효한 대책이다. 또 40℃ 정도의 저온 회

수온수를 다시 냉각수로 순환 재이용함으로써 2차 온

도의 heat-up이 가능하다.

액류등 열교환기로 냉각·가열을 동시에 복합이용

하는 것은 이미 실시 사례가 있고 에너지 절감과 비용

기여효과가 크다.

② 증기 drain

1) 건조기 등의 배출 drain은 보일러 급수로서의 이

용이 요구되지만, 회수거리가 길거나 회수배관이 작동

하지 않는 등의 이유 때문에 간이로 계열 세정조(槽)에

의 가온(加溫)열원으로 이용하는 경우가 많다. 그러나

회수열량이 과잉되어 시스템에 맞지 않아 유효 이용율

이 낮은 경우가 많다.

2) Drain회수관의 내부 부식에 의한 수질오염 때문

에 drain을 투기하는 경우도 있다. 회수배관은 중장기

계획을 세워 순차적으로 SUS배관으로 교체해야 한다.

과도적 대책으로는 열교환기 사용도 있다. 단, 배관 내

부식이 경미한 경우는 초기발생 drain을 강제로 blow

시키고 깨끗하게 한 후 회수하는 방법도 있다.

3) 열교환기 내에서 전열관의 응력부식에 기인하는

drain 오염이 생기는데 대한 우려가 있다. 이것은 수질

오염 모니터(pH·도전율)를 drain 입구 쪽에 설치하고

이상을 조기 발견하여 보일러 수질 트러블 발생을 억

제하고 또 청정 온수회수의 안정유효이용을 가능하게

한다.

C. 배출열회수

① 보일러 주변 배출열

1) 보일러 물의 농축도를 파악하고, blow 량의 적

정관리에 의해 열손실을 절감하며, 또 연속 blow 수

(水)와 보일러 급수를 열교환하여 배출열을 회수하면

economizer 트러블의 보호대책도 된다.

2) 보일러 연소 배기가스 온도를 계획수치 또는 시

운전시 데이터와 비교하고, 배기가스 열손실의 최소화

를 위해 보일러나 economizer 트러블을 열 전달면에

서 정기 보수 점검하는 등 관리표준이 필요하다.

② 스티머 등 증열 배기

증열배기를 과잉방출하거나 개구부에서 누출하면

경시적으로 증가하기 쉽다. 스티머의 증기량은 계획치

인 0.5~0.6t/h에 대해 1t/h를 초과하는 경우도 많다.

순간·누적 증기유량계를 설치하여 투입증기량을 적

성관리하면 품질관리면에서 효과가 증가하여, 증기유

량계 설치에 든 비용을 1년 이내에 회수할 수 있다.

또 증기배기의 열 회수를 잠열회수 방식으로 하는

방법은, 종래의 복수식 열교환을 대체하여 순환습식

열교환과 다관(多管)식 열교환기의 조합하는 방식으로

서 고온 온수 배출이 가능하다.

VISION

27

③ 열풍건조기·열고정 배기

기본 대책으로는 건조 이론에 기초한 공급배기량의

적정화가 최선이다. 또 배기 팬에 인버터를 장착하여

배기를 적정 관리함으로서 배기손실을 최소화한다.

D. Co-Generation System(CGS)에 의한 열 배출

염색공장에 있는 CGS의 운용은 배출 열을 유효하게

이용할 수 있어, 70~80%의 높은 종합열효율이 기대

될 수 있다.

그러나 CGS 엔진·자켓 냉각수의 이용가능온도는

60~70℃이므로, 이것이 지출하는 열량은 연료열량의

25%를 차지하지만, 대부분은 클린 타워에서 대기 중

으로 폐기되고 있다.

생산 프로세스에서 산재해 있는 발생 배출열의 회

수·이용과 CGS 저온 배출열을 이용 시스템에 맞추

는 것이 과제이므로, 공장의 전체 열이용 효율 향상이

co-generation 경제효과의 키워드라 할 수 있다.

역자 주 : Co-Generation System(CGS)-전기 발

전과정에서 배출되는 배기열을 냉·난방 및 급탕에 재

활용함으로써 전력과 열을 함께 공급하는 에너지 절약

형 발전 방식.

기존의 발전 방식은 전기 발전에 사용되는 에너지가

대부분 배기열로 방출되고 30∼40%만이 최종 사용자

에게 공급되어 에너지 효율이 매우 낮았다. 이에 반해

코제너레이션 시스템은 가스엔진이나 가스터빈, 디젤

엔진 등의 원동기로 발전을 하고 이때 방출되는 배기

열을 최대한 이용해 열에너지로 활용함으로써 에너지

종합효율을 80%까지 높일 수 있다. 열원기(熱源機),

열회수 시스템, 보조열원 시스템을 갖추고 있으며 소

음, 공해가 적어 수요지 부근에 설치할 수 있다. 따라

서 송전 도중 전력의 손실을 최대한 막을 수 있고 설비

비를 낮출 수 있다는 장점이 있다.

출처 : 親保善正·野井康成

제공 : 이 종 우


읽어둡시다 생활속 지혜 ⑤

1. 달걀 지단을 구울 때도 식초를 약간 넣으면 찢어지지도 않고 얇게 잘 부쳐져요.

밥통에 식초를 몇 방울 떨어뜨리면 밥을 오래 보존할 수 있구요. 껍질 벗긴

감자의 갈변 막기나 민물고기 비린내 없이 요리할 때도 담가 놓으면 되구요,

냉장고 안 청소에도 식촛물로 닦으면 좋아요.

2. 검정색 옷을 잘못 빨면 군데군데 탈색되어 얼룩진 것처럼 되거든요. 그럴 때는

큰 통에 맥주를 붓고 얼룩진 옷을 헹구어 주세요. 색상이 선명하게 살아나요.

3. 와이셔츠 깨끗이 빠는 법 알려 드려요. 우선 목과 소매부분 안쪽에 샴푸를 바르고

세탁하세요. 빨래가 마른 뒤 그 부분에 분말로 된 땀띠약을 뿌리면 땀띠약 입자에

때가 묻어 찌들지 않게 되죠. 비벼 빨거나, 솔로 문지를 필요가 없어 옷의 수명도

길어져요.

4. 오래 되어서 빛 바랜 까만색 티셔츠나 바지를 식초 넣은 물에 빨아보세요. 다시

색이 돌아온답니다.

5. 은귀걸이 알레르기가 있는 분들은 귀걸이에 투명 매니큐어를 바르세요. 가렵지

않아 안심하고 할 수 있어요.

28 DYETEC VISION

새로운 염색가공 공장-2 -...

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