덴소는 1949년에 설립해 차량 에어컨, 전자 제어 시스템을 비롯한 선진 자동차 기술, 시스템, 제품을 세계 주요 자동차 제조 회사에 공급하는 자동차 부품 제조 회사다. 덴소는 환경 지침으로 2000년 6월 <덴소 비전 2005>와 2005년 11월 <덴소 비전 2015>를 공표하고 '환경 조화를 목표로 한 연구 · 개발과 자연 환경 보전을 통해 사람들의 행복에 공헌할 것'을 선언했다.
덴소 고다(幸田)제작소는 일본 내 7번째 제작소로, 1987년 4월 조업을 시작했다. 처음부터 '안전하고 친환경적인 클린 공장'을 콘셉트로 내세워 안전 · 환경을 중시한 생산 활동을 추진해 왔다. 1997년 10월에 ISO 14001, 2001년 2월에 일본 경제산업국장상(에너지 관리 우량 공장), 2004년 3월에 ISO/TS 16949 인증을 취득했다. 또한, 2002년 8월에 제로 이미션Zero Emission(공장 폐기물 제로)을 달성하는 한편, 에너지 절약 활동에도 적극 임하고 있다. 그동안 총력을 기울여 온 에너지 절약 활동의 성과가 높은 평가를 얻어 2008년 2월 '2007년도 에너지 관리 우량 공장'일본 자원에너지청 장관 표창을 받았으며, 그 활동의 일례로 세계적 수준의 클린룸을 보유한 고다제작소 내 우에하 공장에서 개선 효과를 거둔 사례를 여기에 소개한다.
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에너지 사용 상황 고다제작소의 에너지 사용 상황은 <그림 2>와 같으며, 각 에너지를 CO₂(t-CO₂) 비율로 나타냈다. 내역을 살펴보면 전기가 전체의 60%를 차지한다. 전기에서 배출된 CO₂양을 공장별로 보면 우에하공장이 약 40%로 대부분을 배출한다. 소개할 개선사례는 고다제작소 내에서 에너지 사용량이 많은 반도체를 제조하는 우에하 공장의 활동 결과 보고다.
에너지 절약 추진 조직 추진 조직 | 공장에서 나오는 CO₂배출량 감축 목표를 달성하고자 <그림 3>과 같이 환경위원회 아래 에너지부회를 설치했다. 구성 조직 중 하나인 고다제작소의 에너지 절약 조직은 <그림 3>에서 점선으로 둘러싸인 부분이다. 고다제작소 조직의 특징은 모든 부서의 참가는 물론, 횡적 연결을 강화한 활동이다. 여기선 디바이스 제조2부의 활동 사례를 소개한다.
에너지 절약 활동과 주요 실천 항목 | 디바이스 제조2부의 에너지 절약 활동은 <그림 4>에서 보듯이 유틸리티 설비가 전기 에너지의 64%를 차지한다. 그 중에서도 클린룸 공조가 60%로 최다 배출량이기에, 이 부분의 CO₂배출량 감축을 주된 목표로 ① 고효율화, ② 저용량화, ③ 손실 최소화, ④ 자연 에너지 이용을 염두에 두고 아이디어를 모으고 사내외 사례를 철저히 분석했다. 2000년 이후 실시한 주요 항목은 <표 2>와 같다.
개선 사례-FFU 팬 전력 절약으로 공조 부하 저감 이번에 개선 대책을 실시한 우에하 공장은 1993년에 준공한 세계 유수의 클린룸을 보유한 공장이다. 흔히 반도체 공장은 에너지 사용량이 크고 많기에 건설 초부터 유틸리티 설비로 공조, 국소 배기설비의 팬 등 INV 제어 · 외조기 열 회수 시스템 등 에너지 절약 기기를 도입해 공장을 건설했다(1993년 당시).
우에하 공장의 클린룸은 <그림 5>와 같이 3겹 구조로 돼 있다. 2층 부분이 높은 정밀도로 초미세 가공을 하는 우에하 생산 플로어며, 이 플로어의 클린도, 온도, 습도를 일정하게 유지 관리한다. 클린룸 공조는 바깥공기를 온 · 습도 조정해 1층으로 보낸 후 천장을 통해 클린룸 내부로 들어가는 형태로 순환한다. FFU란 팬 필터 유닛의 약칭으로, 2층 천장에 고르게 설치해 먼지를 최종 제거하는 동시에 클린룸 내에 수직 층류(0.3m/초)로 공기를 내뿜어 클린도 등급 1을 유지하는 데 필요한 설비다. FFU의 구조는 <그림 5>와 같은 외형과 크기며 모터(단상 200V 230W), 팬, 방음 유닛부, 필터부(ULPA 필터 0.1㎛ 99.9999% 제거)로 구성된다. 우에하공장에 2464대를 설치했으며, 24시간 365일 연속 운전한다.
개선 내용 | FFU는 클린룸 천장에 설치한 것으로 공조의 공기 순환 부분에 속하기에 팬의 운전 동력으로 전기를 소비할 뿐 아니라 모터 발열에 따른 공조 부하가 함께 증가한다. 따라서 현재 사용하는 것보다 소비 전력이 낮은 FFU로 교체한다면 전기 소비량과 공조 부하를 동시에 낮출 수 있다는 데 착안하고 개선안을 검토했다. 우선 FFU 선정에 있어 FFU 본체에서 손실이 발생하지 않는지 구조 자체를 살폈다. 주목한 것은 <그림 6>에서 보이는 방음 유닛부의 압력 손실로, 필요성 여부를 검토한 결과 불필요(없애도 사내 소음치 기준을 만족)하다고 판단해 방음 유닛이 없는 구조에다 클린룸의 환경 유지에 필요한 풍량 13.5㎥/min 확보를 조건으로 각 제조사를 비교 검토했다. 투자 대 효과도 중요한 검토 항목이기에 투자절감안도 함께 검토했다. 그 결과, <그림 7>에서 보듯이 투자 대 효과가 가장 우수하고 CO₂배출량도 최소인 A사 제품(풍량 13.5㎥/min×기외정압50Pa×70W)을 선택했다. 개선점으로 우선 FFU본체의 압력 손실을 낮추고자 현재의 FFU 방음 유닛부를 없앴다. 시로코팬Sirocco Fan을 고효율 터보팬으로 변경하고, 모터도 단상 200V를 고효율 삼상 200V 모터로 바꿔 소비 전력을 230W에서 70W로 줄였다. 또한, 투자 비용을 줄이고자 선정에 앞서 ULPA 필터 부분은 풍속을 측정하고 능력을 판정했더니 충분히 사용 가능한 것으로 판단해 갱신하지 않고 기존 것을 쓰기로 했다.
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개선 효과 | 개선 실시 상황의 공정은 <그림 8>과 같다. 작업은 가동 중인 공장에 영향을 주지 않도록 주의를 기울여 생산과가 가동하지 않는 장기 연휴(봄, 여름, 겨울) 중에 제품, 생산 설비에 먼지 등이 붙지 않도록 조치를 취하고 1회당 수백 대씩을 교체해 2004~2005년 2년간 총 5회에 걸쳐 작업했으며, FFU 총 2464대의 전력을 절약했다. 정리하면 FFU 총 2464대의 전력 절약으로 FFU전력 3450㎿h/년 · 1316t-CO₂/년으로 크게 낮췄으며, 발열량 저감으로 공조 부하 966㎿h/년 · 368t-CO₂/년을 저감했다. 그 결과, CO₂를 합계 1684t-CO₂/년을 줄인 동시에 에너지 비용 7,300만 엔/년을 절감했다.
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이 FFU의 에너지 절약 대책은 사내 동일한 시설을 가진 아이치현 닛신시에 있는 덴소 기초연구소에도 2006년부터 2007년에 걸쳐 공사를 실시해 CO₂감축 효과를 올렸다. 또한, 2006년 3월에 지진 시 진동을 줄이는 구조를 채택한 우에하 신공장이 고다제작소 내에 준공했는데, 그동안 실시해 온 에너지 절약 조건과 신기술을 건설 단계부터 도입했다. FFU의 경우 생산 장치, 제품의 반송 방법 개선으로 클린도 조건을 완화(등급 1을 등급 1만으로 완화)하는 동시에 FFU를 대풍량화해 FFU 대수를 크게 줄였다. 우에하 신공장은 ㎡당 CO₂배출량을 기존 우에하 공장 대비 20% 감축했다. 게다가 신공장의 에너지 절약 아이템을 기존 공장에 피드백해 개선해 나가고 있다. '지구 환경 보호가 인류의 가장 급한 과제다'라는 인식을 토대로 덴소 그룹은 기업 행동 선언 중 하나인 '사회와 공생을 목표로 사업 활동을 하는 모든 지역에서 사회 공헌 활동에 펼친다'에 근거해 고다제작소의 에너지 절약 활동을 소개했다. 이번 사례는 우에하 공장의 클린룸이라는 특수 환경에서 이뤄진 활동이지만, 참고해 지구 환경 보호에 작지만 도움이 되면 좋겠다.
정리 전화영 기자
<국내 사례>
삼성전자
삼성전자의 사업 분야는 크게 완제품 부문과 부품 부문으로 나뉜다. 완제품 부문에 TV, 냉장고, 에어컨, 세탁기 등 가전제품, 휴대전화, 개인용 컴퓨터, MP3 플레이어 등이 속하며, 부품 부문은 반도체(메모리 반도체, 시스템 LSI 반도체)와 LED로 이뤄진다. 그중 삼성전자의 TV 산업은 휴대전화와 함께 삼성의 완제품 사업 분야의 핵심 동력이다. LED TV는 최근 폭발적으로 성장해 TV 분야의 성장을 이끄는 중추 분야로 떠올랐으며, LCD TV와 모니터 역시 각각 해당 분야에서 선두를 지키고 있다. 앞으로도 끊임없는 혁신, 3D 분야와 같은 신기술 발전을 통해 시장 지배력을 지켜나갈 방침이다. 여기에 소개할 내용은 LCD 사업부의 에너지 절약 사례다.
수가습 시스템 적용 그동안은 증기실 가습 장치를 이용해 습도를 조절했으며, 증기를 공급하기 위해 LNG를 연료로 보일러를 가동했다. 또한, 온도 조절을 위해 냉동기를 가동해 냉기를 공급했다. 이후 증기식 가습 장치를 대신해 에어 스프레이식 수분무 가습 장치를 설치해 가습용 증기 생산을 위한 LNG사용량을 없애는 한편, 수가습에 의한 증발 잠열 흡수 효과로 기존 온도 조절을 위해 가동했던 냉동기용 전력 사용량도 절감했다.
외조기 폐열 회수를 통한 LNG 절감 삼성전자 LCD 사업부는 동절기 외조기 동파를 방지하고자 예열 설비에 증기를 열원으로 사용해 외기 유입 온도를 높여 유입했다. 증기를 공급하기 위해 LNG를 연료로 보일러를 가동했으며, 냉각탑에서 열 교환용 냉각수를 순환해 사용했다. 이러한 체제를 개선해 외조기 동파 방지용 열원으로 증기 대신 냉각탑 순환 냉각수(25℃)를 사용함으로써 증기 생산을 위한 LNG 사용량을 절감했다.
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