비철금속 · 제련 · Fumer · 석탄 · 산소 · 전기

비철금속 제련 Fumer 원료배합·연료·산소 통합 에너지 최적화

두 제련 Fumer의 원료 배합비와 에너지원단위, 원료처리량·석탄·산소 사용량의 상관관계를 분석하고, 원료 배분 최적화와 배가스 O₂/CO 실시간 제어를 통해 대규모 에너지 절감 잠재량을 도출한 사례입니다.

비철금속아연제련Fumer석탄산소O₂/CO원단위공정최적화

01 · CHALLENGE

현장에서 확인한 주요 과제

대형 비철금속 제련공정에서 석탄과 산소 사용비용이 매우 커 원료처리 조건과 Utility 투입량의 동시 최적화가 필요
두 Fumer의 원료 배합비와 에너지원단위가 서로 크게 달라 설비별 원료 배분 최적화 여지가 존재
원료 성상 변화에 따라 연소상태가 변하지만 기존 Utility 제어만으로는 즉각 대응이 어려워 연료·산소 과잉투입 가능성이 존재
배가스 O₂와 CO 농도가 시간대·설비별로 변동하여 연소효율과 미연손실, 산소과잉 손실을 실시간으로 관리할 필요

02 · DATA

분석에 사용한 데이터

4계절 대표월의 10분 간격 운전데이터
원료 성분·원료 투입상태·석탄·산소 등 에너지 소비상태
제품 품질상태·설비 열화상태·배기가스 환경상태
원료처리량과 석탄소비량·산소소비량 간 상관관계
Slag 투입비율과 에너지원단위의 상관관계
배가스 O₂·CO 농도와 연료·산소 투입패턴

03 · BASELINE / MODEL

제련공정 에너지원단위와 Utility 최적화 기준

원료 배합비율과 에너지원단위Energy Intensity = Energy Input / Raw Material Throughput

방법: 두 Fumer의 Slag 투입비율과 원료처리 에너지원단위를 비교하여 배합비와 효율의 관계를 분석
성능·해석: Slag 투입비율이 증가할수록 에너지원단위가 감소하는 경향을 확인

설비별 에너지원단위 변동성Seasonal Variation = (Max UPI − Min UPI) / Min UPI × 100

방법: 4계절 대표 운전기간의 시간대별·계절별 원단위 변동폭을 비교
성능·해석: 한 설비는 최대 계절별 원단위 차이가 약 40.2%, 다른 설비는 약 4.4%로 큰 편차를 보임

원료처리량-석탄 상관관계Coal Demand = f(Material Throughput)

방법: 원료처리량 변화에 따른 석탄소비량의 상관관계를 분석하여 과잉 연료투입 구간을 진단
성능·해석: 원료처리량 증가에 따라 석탄소비가 증가하며 설비별 운전특성 차이가 존재

석탄-산소 상관관계Oxygen Demand = f(Coal Input, Combustion State)

방법: 석탄투입과 산소사용량의 상관관계 및 배가스 O₂/CO 상태를 함께 분석
성능·해석: 원료 성상과 연료투입 변화에 따라 배가스 O₂/CO가 시간대별로 변동

실시간 연소상태 제어O₂/CO Analyzer → Control Logic → Fuel/Oxygen Set Point

방법: 배가스 O₂/CO를 실시간 측정하여 연료·산소 제어값을 보정하는 폐루프 제어개념을 제시
성능·해석: 연료과잉에 따른 미연손실과 산소과잉에 따른 고가 산소 손실을 동시에 억제하는 구조

04 · SAVING OPPORTUNITY

1차 절감 잠재량 시나리오

개선 시나리오	Baseline	목표	1차 잠재량
원료 배합비 최적화보고서 시뮬레이션 기준. Slag 이송비용은 별도 고려하지 않은 예상 절감효과	두 Fumer의 서로 다른 Slag 배합비와 에너지원단위	Slag/원료 배합비를 약 30% 수준으로 재배분하면서 총 처리량 유지	약 28억원/년
배가스 O₂/CO 기반 연료·산소 최적제어석탄 절감률 약 1.8%, 산소 절감률 약 7%를 적용한 보고서 예상효과	원료 성상 변화에 대한 Utility 제어의 즉시 대응 한계	실시간 배가스 분석을 이용해 연료·산소 투입량을 연소상태에 따라 보정	약 5억원/년
배가스 제어 투자경제성보고서 당시 단가·사용량·가동률 조건에 따른 경제성	O₂/CO 분석기 및 제어시스템 미적용	2기 대상 실시간 분석·PLC 제어 시스템 구축	투자비 약 8억원 · 회수기간 약 1.8년
종합 절감 잠재량28억원/년 + 약 5억원/년의 컨설팅 예상효과를 합산한 잠재량으로 확정 절감실적이 아님	원료배분과 연료·산소 제어를 개별적으로 관리	원료 Mass Balance + 실시간 연소제어를 통합 적용	약 33억원/년

검증 조건

본 사례의 약 33억원/년은 개선 후 확정된 실적이 아니라 컨설팅 보고서에서 제시한 두 개선안의 예상 절감효과를 합산한 값입니다. 실제 적용 시에는 원료 조성, 처리량, Slag 이송조건, 석탄·산소 단가, 배가스 O₂/CO, 생산품질 및 설비가동률을 반영한 Baseline을 구축하고, 개선 전·후 M&V를 통해 절감성과를 확정해야 합니다.

자료 기준: 국내 대형 비철금속(아연) 제조시설의 제련 Fumer 에너지절감 컨설팅 완료보고 기반 · 고객사명·사업장명·지역명·개별 설비 고유명칭 비식별 처리

APPLY TO YOUR SITE

우리 사업장·시설 데이터에도 같은 방식으로 적용할 수 있을까요?

에너지사용량과 주요 영향인자 데이터가 있다면 현재 설비·시스템의 Baseline과 절감 가능성을 함께 검토할 수 있습니다.

에너지 절감 상담 요청하기