미쓰비시전기㈜는 '환경 비전 2021'을 선포하고 저탄소 사회와 지구 온난화 방지 실현을 위해 꾸준히 노력하고 있다. 환경 비전 2021은 2007년 10월, 창립100주년을 맞는 해인 2021년을 목표연도로 정해 '제품생산시 CO2 배출량 저감', ' 환경보전 및 에너지 절약'에 직결하는 기술 및 제품을 생산하겠다는 사회와의 약속이다. 그 목표를 향해 차근차근 실천하고 있는 미쓰비시전기 배전시스템제작소의 에너지 절약 활동과 그 효과를 소개한다.
번역 · 정리 유미희 기자 자료참조 미쓰비시전기㈜ ≪굿! 에너지 절약 사례집≫
1979년 4월 일본 가가와현 마루가메시에 창립한 배전시스템제작소는 72/84㎸ 이상의 일관 생산 공장으로 일본 최고 배전기기 시장 점유율을 유지하고 있다. 아울러 1998년 3월 에너지 절약 목표를 달성하도록 환경 경영 시스템 ISO14001인증을 취득해 활동해 온 결과 2008년 1월 31일 '2007년 에너지 관리 우량 공장'으로 일본 자원에너지 장관 표창을 수상했다.
에너지 사용 상황 배전시스템제작소의 에너지 사용 상황을 <그림 1>, <그림 2>에 나타냈다. <그림 1>은 2008년 에너지 종류별 사용량을 CO2 비율로 나타냈다. 2002년 전기사용량은 75% 정도였지만 이후 에너지 절약 실천에 따른 연료 전환 등으로 전기 사용 비율은 약 10% 상승해 2008년도 전기의 사용량은 84.5%를 차지했다. <그림 2>는 설비별 전기 사용 비율을 나타냈다. 생산 설비가 60% 정도를 차지하고 있기에 중점적으로 전기로(Electric Furnace)*, 판금 · 기계 · 도장설비의 개선이 필요했다.
* 전기로(Electric Furnace) : 전기에너지로 가열하는 노걙. 실험실뿐 아니라 금속 · 기계 · 화학 공업 · 요업을 비롯한 여러 분야에서 널리 사용한다. 전기로를 가열 방식에 따라 분류하면 저항로 · 아크로 · 유도로誘導爐 · 전자빔로 등이 있다. 일반적으로 전기로는 연료를 사용하는 연소로에 비해 폐기 가스의 발생이 없고 노 내 분위기의 제어가 용이하며 온도제어 등의 조작 및 자동화가 쉽다.
에너지 절약 추진 체제 에너지 절약 추진 체제를 <그림 3>에 나타냈다. 미쓰비시는 '환경 비전 2021'달성을 위해 제6차 환경 계획(2009~2011년) 조직을 체계적으로 구축했다. 또한 에너지 절약 개선 대책의 성과를 위해 에너지 사용이 많은 설비 단위, 생산 라인 단위 조직을 적극적으로 만들었다.
에너지 대책 경위 1998년 ISO14001 인증 취득 후 제1차 기획으로써 에너지 관리 부문인 유틸리티 설비를 중심으로한 에너지 절약 개선을 실현했다. 특히 2003년까지 배전 감시 제어 시스템 MELSAS를 활용한 유틸리티 및 동력 설비의 개선이 중심이었으나 2004년도 생산 부문의 에너지 소비와 생산 수량을 사내 누구나 단말기를 통해 볼 수 있도록 EM 시스템을 구축했다. EM 시스템을 활용함으로써 설비 운용을 강화해 에너지 절감 실현이 가능했다. 전력 측정 장치 Eco Monitor와 데이터 수집 서버 Eco Server를 연계해 고압에서 저압 부하 설비까지의 모든 데이터를 관리한다. 또한 생산 설비까지 EM 시스템으로 관리해 에너지 소비 실태가 한눈에 파악된다. 에너지 절약 활동의 제2차 기획은, 에너지 절약 위원회(EM 위원회)를 매달한 번씩 개최한 것이다. 위원회는 에너지 관리 부문 외에 생산 기술 직원과 에너지를 많이 사용하는 부서의 대표(생산 현장의 반장 · 계장 등 부문장)들이 모여 EM 시스템의 데이터를 활용함으로써 에너지 절약과 생산성 향상에 상승 효과를 창출할 수 있었다. 다음 페이지 <표>에 제1차 기획과 제2차 기획을 통한 개선 내용을 나타냈다.
EM 시스템 활용한 EM 활동 <그림 4>는 EM 시스템의 구성을 나타냈다. ▲생산 설비의 생산 수량 파악을 위한 센서 ▲전기량을 측정하기 위한 전력 계측 유닛 ▲데이터를 수집하는 에코 서버 등 해당 데이터를 구내 LAN에 접속해 있는 전용 PC 등에 그래프로 나타낸다. 아울러 구내 LAN에 접속 가능한 모든 PC에는 설비의 전력량, 생산량, 원原단위 등을 나타낸 그래프를 매달, 일주일, 하루 간격으로 볼 수 있다.
* 위 이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다.
<그림 5>는 1주간의 기계 가공 설비 EM 시스템이다. 맨 위의 막대그래프는 1시간 단위의 생산량이며 얇고 꺾인 선이 원단위다. 아래 측의 막대그래프는 1시간 단위의 전력량을 누계했다. 원단위가 상승하는 부분의 문제점을 개선함으로써 에너지 절약 효과를 얻었다.
개선 사례… 유압 터릿 펀치 프레스 EM 시스템 활용을 통해 유압 터릿 펀치 프레스의 에너지 절감을 이뤘다. <그림 6>은 유압 터릿 펀치프레스의 구성도다. 유압 터릿 펀치 프레스는 유압펌프 실린더에서 피스톤을 상하로 움직여 스트라이커를 작동시키는 방식으로 단시간에 가공이 가능하며 기계 프레스에 비해 소음이 적은 것이 특징이다. 유압 터릿 펀치 프레스는 24시간 무인 운전을 실시한다. 유압 펌프로 가압된 기름은 오일 온도가 상승하기에 칠러Chiller 유닛을 쿨링 타워Cooling Tower로 변경해 상온 이하로 냉각 시켜 금형 온도를 조절한다. 그런데 <그림 7>과 같이 개선 전 EM데이터를 보면 야간 운전 중 트러블이 생겨 정지했는데도 유압 펌프가 계속 운전해 불필요한 전력량이 발생했다.
자동 운전 설비가 갑자기 정지하는 에러가 발생하면 품질 저하 등으로 클레임의 원인이 증가하며 연료 소비도 증가하기에 매우 큰 손실이 발생한다. 이에 해당 설비에 자동 전원 차단 기능을 추가해 트러블 정지 시 주요 전력(유압 유닛 · 칠러 유닛 · 스크랩 컨베이어Scrap Conveyor 등)의 전원을 차단하도록 개량해 원단위 21%를 개선했다. 또한 냉각 방식 변경에 의한 전력량 감소를 위해 유압 펌프의 최적 온도를 조사해 <그림 8>에서처럼 칠러 유닛을 쿨링 타워로 변경해 원단위 60%를 절감했다.
국내 사례
금호피앤비화학㈜, 전 과정 평가 도입으로 에너지 절감은 물론 환경 친화적인 제품 생산
에너지의 효율적인 관리 목표를 설정한 금호피앤비화학㈜는 에너지 혁신 위원회를 구축해 최고 경영자인 생산 본부장과 경영 책임자인 생산 기술 팀장이 주축이 돼 에너지 경영에 앞장서고 있다. 월 1회 에너지 경영 프로젝트 추진 경과 검토 및 감사를 진행해 꼼꼼하게 에너지 정책을 실천함으로써 해마다 에너지 원단위 개선 실적을 향상해 왔다.
금호피앤비화학㈜는 1976년 금호화학주식회사로 페놀, 아세톤 공장을 설립했다. 1991년 수요 증가에 적극 대응하고 국제 경쟁력을 확보하기 위해 네델란드 쉘그룹의 기술과 일본 이데미쯔 화학의 첨단기술을 도입했다. 이러한 노력으로 수입에 의존하던 고품질의 제품을 안정적으로 공급할 수 있게 됐으며 수출을 통한 국제 수지 개선과 국내 석유 화학 산업발전에 크게 기여했다. 또한 화학 소재 기업 특성상 환경오염 물질 배출량 제로를 실현하기 위해 에너지혁신 활동으로 2004년도부터 에너지 절감과 환경 친화적인 제품 생산을 위한 전과정 평가(Life Cycle Assessment) 기법을 적용했다. 전 과정 평가 수행의 목적은 원료의 채취부터 제품 제조단계까지 과학적이고 정량화된 제품을 생산하고 대외적으로는 환경 성적 표시 제도(Type-3) 대상 제품군으로 인증받기 위함이다. 이러한 환경 활동으로 70여 건의 공정 개선을 이뤄 2003년 KGB&SGS로부터 환경 · 안전 · 품질 시스템 통합 인증 받았으며 2007년에는 환경부로부터 환경 친화 기업으로 지정됐다.
에너지 사용 현황 사용하는 에너지는 전기, 스팀, 연료 등이다. 전기와 스팀은 금호 석유 열병합 발전소로부터 공급받고 있으며 열매체 보일러에 사용하는 연료는 황 함유량이 0.3% 미만인 벙커씨유(B-COil)와 0.04%미만의 공정 부생 연료다. 2007년 36톤 보일러를 설치해 공정 중에서 발생하는 부산물을 연료로 사용해 에너지를 회수하고 있다. 에너지 절약 및 CO2 배출 감소를 위해 정부와 자발적 협약을 맺어 실천 중이다.
환경 경영 시스템 운영 체계
증발기기 폐열로 원가 절감 에너지 절감 활동을 구체적으로 살펴보면 화학공정에서 전력과 더불어 가장 중요한 에너지원인 스팀(열) 사용을 획기적으로 개선한 것이 먼저 눈에 띤다. 증발기기(FA-7280) 폐열을 활용해 결정화 공정 온도를 77℃에서 80℃로 상승시켰다. 유출된 스팀 사용량을 폐열로 전환해 연간 6210톤을 절감했다.
BPA 페놀 농축기 스팀 사용량 절감 BPA 공장의 회수 공정에서 유입되는 저온 액체(Liquid)를 '3단 효율 증발기'로 불리는 페놀 농축기에 공급한다. 그러나 페놀 농축기 No.1로 공급할 경우 유입되는 회수 공정의 액체가 운전온도보다 낮아 스팀 소모량이 많았다. 이에 운전온도가 비슷한 페놀 농축기 No.3을 공급 포인트로 변경함으로써 스팀 사용량 연간 1만 2918톤 절감했다.
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