UPI = 시스템 소비동력(kW) / 공급유량(m³/h)
- 평균
- 약 0.100 kWh/m³
- 범위
- 최소 약 0.092 · 최대 약 0.120 kWh/m³
비철금속 · 흑연/2차전지 원료 · 압축공기
흑연·2차전지 원료 제조공장 공기압축기 UPI·가동대수·Loading/Unloading 운전최적화
대형·중소형 공기압축기를 조합 운전하는 제조공장에서 10초 간격 운전데이터를 수집해 소비동력, 공급유량, 공급압력, 가동대수, UPI와 Unloading 손실을 분석하고, 최소 필수계측과 운전가이드를 이용해 압축공기시스템 전력비 절감을 제안한 사례입니다.
01 · CHALLENGE
현장에서 확인한 주요 과제
- 압축공기 수요가 짧은 주기로 반복 변동해 중소형 압축기가 빈번하게 Loading/Unloading을 반복
- 대형 압축기는 Base Load, 중소형 압축기는 수요변동 대응 역할로 운전되어 운전조합 최적화가 중요
- 기존 운전은 양호한 수준이지만 실시간 UPI·가동대수·압력·Unloading 손실을 종합 관리할 체계가 필요
- 개별 설비 효율저하와 시스템 운전효율 저하를 구분하려면 전류·압력·유량 데이터의 정합성이 필요
02 · DATA
분석에 사용한 데이터
- 압축기별 공급압력(kg/cm²)
- 압축기별 소비동력(kW)
- 시스템 공급유량(m³/h)
- 시스템 UPI(kWh/m³)
- 압축기 가동대수
- Loading/Unloading 및 Unloading 손실율
- 2018.08.24~29, 10초 간격 현장 측정데이터
03 · PERFORMANCE
압축공기시스템 운전성능 분석
Air Demand = Σ Compressor Flow
- 평균
- 약 10,016 m³/h
- 범위
- 최소 약 1,620 · 최대 약 18,076 m³/h
Header Pressure = f(Demand, Unit Dispatch)
- 평균
- 약 7.3~7.4 kg/cm²
- 범위
- 최소 약 6.5 · 최대 약 8.4 kg/cm²
Required Units = f(Air Demand, Capacity, Efficiency)
- 평균
- 약 2대
- 범위
- 최소 1대 · 최대 5대
Power = Σ Compressor kW
- 평균
- 약 998 kW
- 범위
- 최소 약 55 · 최대 약 1,874 kW
Unload Loss Ratio = Unloaded Power / Total Power
- 평균
- 약 0.3%
- 최대
- 약 15%
04 · OPTIMIZATION
주요 최적화 방안
| 개선 항목 | 현황 | 목표 | 예상효과 |
|---|---|---|---|
| 실시간 UPI 운전관리운전상태를 단순 표시하지 않고 실시간 진단·분석 | 평균 UPI 약 0.100 kWh/m³ | 수요변화에 대응해 목표 UPI 유지 | 전력비 절감 기반 구축 |
| 가동대수·운전조합 최적화대형 Base Load + 중소형 Variable Load 구조 | 평균 2대, 최대 5대 가동 | 수요와 효율을 반영한 고효율 조합 우선운전 | 과다가동·저부하 운전 최소화 |
| Loading/Unloading 최적화짧은 주기의 수요변동에 대응 | 중소형 압축기의 반복 Loading/Unloading | 압력·운전조합·제어로직 조정 | 전력손실 저감 + 설비수명 연장 |
| 최소 필수계측 구축실시간 운전최적화를 위한 계측 보강 | 일부 필수계측 부족 | 전류 8점 · 압력 10점 · 유량 2점 | 데이터 정합성·예지보전 기반 확보 |
| 종합 운전최적화컨설팅 + 계측 + 실시간 운전가이드 | 연간 약 8,741,345 kWh · 전력비 약 8.74억원 | UPOS Lite 기반 지속 최적화 | 전력비 약 4% · 약 3,500만원/년 + α |
성과 검증 조건
약 4%, 약 3,500만원/년+α는 제안 단계의 기대효과입니다. 실제 절감성과는 계측기 설치·정합성 검증 후 공급유량, 압력, 생산조건, 가동대수와 운전시간을 반영한 기준 UPI를 설정하고, 최적화 전·후 동일조건의 전력과 압축공기 생산량을 비교하여 M&V해야 합니다.
05 · PROJECT PLAN
계측·컨설팅·시스템 구축 제안
예상비용 약 3,000만원
예상비용 약 3,500만원 · 고객사 직접 발주 기준
예상비용 약 3,500만원
컨설팅 6개월 + 시스템 구축 6개월 구조
APPLY TO YOUR SITE
압축공기시스템도 데이터만 있으면 절감기회를 찾을 수 있습니다.
전력·유량·압력·Loading/Unloading 데이터가 있다면 UPI와 최적 가동대수를 기준으로 운전효율을 진단할 수 있습니다.
전문가 해설과 확장 적용
배경·기술적 맥락
압축공기 시스템은 개별 압축기 효율뿐 아니라 누설, 압력, 제어, 부하/무부하 운전과 시스템 전체의 수요-공급 균형을 함께 보는 것이 중요하다.
Engineering Interpretation
이 사례의 실무적 핵심은 압축기 한 대의 효율만 보는 것이 아니라 생산·수요 변화와 가동대수, 압력, 부하/무부하 상태를 함께 보아 시스템 원단위의 변화를 해석하는 데 있다.
응용 가능 분야
자동차·전자·화학·비철금속·섬유 등 압축공기를 공정 유틸리티로 사용하는 제조시설에 같은 분석 프레임을 적용할 수 있다.
M&V 실무 고려사항
향후 절감성과를 검증한다면 압축공기 수요를 설명하는 생산량·운전시간과 함께 토출압력, 유량, 가동대수 및 부하/무부하 운전상태를 동일 시간축으로 수집하는 것이 적절하다. 기준기간과 개선후 기간의 운전조건이 다르면 이 변수들을 보정조건으로 검토해야 한다. 이는 향후 M&V 설계 제안이며 원래 CASE의 실제 Measurement Boundary를 새로 정의하는 내용은 아니다.
Consultant's Point
압축공기 절감은 압축기 한 대의 효율보다 수요와 공급의 균형을 먼저 보는 것이 핵심이다. 생산수요, 압력·유량, 가동대수와 부하/무부하 상태를 함께 보면 불필요한 공급과 제어손실을 구분하기 쉬워진다.
AI·데이터 활용 확장
시계열 계측데이터가 충분히 축적되는 경우 부하예측, 이상운전 탐지 또는 운전조건 추천을 후속 적용으로 검토할 수 있다. 이는 향후 확장 가능성에 대한 제안이며 원래 CASE에서 AI를 적용했다는 의미는 아니다.
International / External Reference
U.S. Department of Energy의 「Compressed Air Systems / Improving Compressed Air System Performance」는 이 CASE와 관련된 시스템 효율화의 일반적 기술 배경을 제공한다. 이 자료는 원래 CASE의 현장 실적이나 Evidence가 아니라 외부 참고자료이다. Reference
Additional technical reference: U.S. Department of Energy / Better Plants — Compressed Air Systems — system resources and case studies