자동차 제조 · 공기압축기 시스템 · 전기

대형 자동차 공장의 공기압축기 운전효율·UPI·수요패턴 최적화

대규모 공기압축기 시스템의 전력·유량·압력·가동대수·IGV/BOV 제어와 공정별 압축공기 수요를 분석하여 시스템 효율을 진단하고, UPI 개선을 통한 연간 절감 잠재량을 정량화한 사례입니다.

자동차공기압축기압축공기UPIIGVBOV수요관리Utility

01 · CHALLENGE

현장에서 확인한 주요 과제

대형 자동차 제조공장에서 압축공기 시스템이 연간 약 3,712만 kWh를 사용하는 대규모 Utility이므로 작은 효율 차이도 큰 비용 영향으로 연결됨
다수의 대형 압축기가 고압·저압 계통으로 나뉘어 운전되고 있어 생산수요에 맞는 가동대수와 압력 Set Point의 적정성 검토가 필요
IGV 제어는 전반적으로 양호하지만 수요와 공급의 Balance가 맞지 않는 구간에서는 BOV가 열리며 시스템 손실과 UPI 상승 가능성이 존재
압축공기 수요가 일부 주요 생산공정에 집중되어 있으므로 공급측 최적화와 함께 공정별 수요패턴을 분석한 Demand Side Management가 필요

02 · DATA

분석에 사용한 데이터

공기압축기 시스템 소비전력(kW)과 연간 전력사용량(kWh)
압축공기 공급유량(Nm³/h), 공급압력 및 압축기 토출압력
압축기 가동대수와 수요기준 필요대수
압축기별 IGV Open 및 BOV Closed 제어신호
UPI(kWh/Nm³), 부하율 및 시스템 손실율
공정/생산영역별 압축공기 수요유량과 시간대별 수요패턴

03 · BASELINE / MODEL

공기압축기 시스템 성능지표와 절감 잠재량 평가

압축공기 생산원단위 UPIUPI = 공기압축기 소비전력(kW) / 압축공기 공급유량(Nm³/h)

방법: 시스템 전력과 공급유량을 동일 시간대에서 비교하여 압축공기 1Nm³ 생산에 필요한 전력량을 평가
성능·해석: 평균 UPI 약 0.106 kWh/Nm³ · 개선 검토 기준 0.104 kWh/Nm³

시스템 부하율PLR = 실제 압축공기 부하 / 가동설비 공급능력 × 100

방법: 압축공기 수요와 가동 중인 압축기 공급능력을 비교하여 과다 가동과 저부하 운전 여부를 평가
성능·해석: 평균 부하율 약 91%로 전반적인 운전효율은 양호한 수준

가동대수 적정성운전여유 = 실제 가동대수 − 수요기준 필요대수

방법: 실제 가동대수와 공급유량 기준 필요대수를 비교하여 추가 운전여유와 대수제어 적정성을 분석
성능·해석: 최대 8대·최소 2대 운전, 분석표 기준 평균 실제 약 4.6대 대비 필요 약 4.1~4.2대

IGV / BOV 제어와 시스템 손실Loss ↑ → UPI ↑

방법: IGV 개도와 BOV 동작, 시스템 손실율 및 UPI의 상관관계를 분석하여 공급-수요 불균형 구간을 탐색
성능·해석: BOV는 대부분 Closed 상태이나 수요와 공급 Balance가 맞지 않는 일부 구간에서 개방되며 UPI가 상승하는 패턴 확인

공정별 압축공기 수요Demand Share = 공정별 유량 / 전체 공급유량

방법: 생산영역별 유량계 데이터를 이용하여 압축공기 수요 집중도와 시간대별 변동패턴을 분석
성능·해석: 주요 3개 생산공정이 전체 압축공기 소비의 약 73%를 차지하는 것으로 분석

04 · SAVING OPPORTUNITY

1차 절감 잠재량 시나리오

개선 시나리오	Baseline	목표	1차 잠재량
UPI 기준 효율개선보고서에서 제시한 연간 에너지비용 절감 잠재량. 개선 후 확정 실적이 아니라 운전데이터 기반 추정치	평균 UPI 0.106 kWh/Nm³	운전 최적화를 통해 기준 UPI 0.104 kWh/Nm³ 수준 접근	약 70,041,685원/년
압축기 가동대수 최적화평균적으로 실제 가동대수와 필요대수 사이에 약 0.4~0.5대 수준의 운전여유가 분석됨	수요 변화에 따라 복수의 대형 압축기 병렬운전	공급유량 기준 필요대수에 맞춘 압축기 조합 및 우선운전	과다가동·저부하 운전 최소화
고압·저압 계통 압력관리기존 압력제어는 전반적으로 양호하므로 생산 품질·말단압력을 확인한 범위에서 미세 최적화	고압/저압 계통을 분리하여 압력 제어	공정 요구압력과 압력손실을 반영해 필요 이상 압력 상승을 억제	압축동력과 불필요 압력손실 저감
IGV·BOV 제어 최적화보고서의 손실율-UPI 산점도에서 손실율 증가와 UPI 상승이 함께 나타나는 경향을 활용	IGV 제어 양호, 일부 구간 BOV 개방	공급과 수요 Balance를 개선하여 BOV 방출·손실구간 최소화	시스템 손실율 및 UPI 상승구간 저감
수요측 압축공기 관리주요 3개 생산공정이 전체 압축공기 소비의 약 73%를 차지해 우선 관리대상 선정이 가능	일부 주요 생산공정에 수요가 집중	공정별 유량계 기반 Peak·비생산시간·비정상 소비 관리	공급측 최적화와 Demand Side 절감의 동시 추진

검증 조건

본 사례의 약 7,000만원/년은 보고서에서 평균 UPI 0.106kWh/Nm³를 기준 UPI 0.104kWh/Nm³ 수준으로 개선할 경우를 검토한 에너지비용 절감 잠재량입니다. 실제 절감성과로 확정하려면 개선 전후의 압축공기 생산량, 생산조건, 가동시간, 공급압력 및 공정 수요를 반영한 Baseline을 구축하고 M&V를 수행해야 합니다. 보고서에는 평균 가동대수가 요약표와 세부표에서 다르게 표현된 부분이 있어, 공개 페이지에는 세부 '가동대수 대비 필요대수' 표의 약 4.6대와 필요대수 4.1~4.2대를 사용하고 최대 8대·최소 2대 범위를 함께 제시했습니다.

자료 기준: 대형 자동차 제조시설 공기압축기 운전데이터 분석자료 기반 · 고객사명·공장명·지역명·압축기 호기번호·제작사·세부 공정명 비식별 처리

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