반도체·디스플레이 · 냉동기 플랜트 · 전기

대형 냉동기 플랜트 가동대수·COP·펌프·냉각탑 통합 운전최적화

대형 생산시설의 냉동기·냉수펌프·냉각수펌프·냉각탑을 하나의 냉동기 플랜트로 분석하여 가동대수, COP, 부하율, 냉수·냉각수 조건과 냉각탑 운전효율을 최적화하고 연간 절감 잠재량을 정량화한 사례입니다.

반도체전자부품냉동기COP냉수펌프냉각수펌프냉각탑운전최적화

01 · CHALLENGE

현장에서 확인한 주요 과제

냉동기 플랜트 전체 전력사용량이 연간 약 4,116만 kWh 수준으로 냉동기뿐 아니라 냉수·냉각수 펌프와 냉각탑을 통합해 관리할 필요
냉동기별 COP 편차가 커 고효율 기기 우선운전과 성능 열위 설비 점검이 필요
실제 냉동기 가동대수가 부하 기준 필요대수보다 연평균 약 0.7대 많아 저부하·과다가동 개선 가능성이 존재
냉수펌프·냉각수펌프·냉각탑도 가동대수, 유량, 냉수온도, 외기 습구온도 및 냉각탑 설정조건을 함께 최적화해야 시스템 전체 절감이 가능

02 · DATA

분석에 사용한 데이터

냉동기별 냉방부하(RT/h), 소비동력(kW), UPI(kWh/RT), COP
냉동기 실제 가동대수와 부하 기준 필요대수
냉수펌프·냉각수펌프 소비동력 및 가동대수
냉수 공급·환수온도와 온도차
냉각탑 전력·냉각부하·가동대수·냉각수 입출구온도
외기 건구·습구온도 및 냉각탑 성능 영향조건
2017년 설비별·계절별 전력사용량 및 전력비

03 · BASELINE / MODEL

냉동기 플랜트 성능지표와 최적화 기준

냉동기 COPCOP = 냉동능력(kWth) / 냉동기 소비동력(kW)

방법: 냉동기별 COP를 동일 운전기간에서 비교하여 고효율 우선운전과 열위기기 성능점검 대상을 선정
성능·해석: 분석기간 운전 냉동기의 종합 평균 COP 약 3.6, 개별 운전기기 간 큰 성능편차 확인

냉동기 UPIUPI = 냉동기 소비동력(kW) / 냉방부하(RT)

방법: 계절별 냉방부하와 소비동력의 관계를 분석하여 냉동기 원단위와 부하조건의 적정성 평가
성능·해석: 연평균 UPI 약 0.90 kWh/RT 수준으로 계절별 변동 존재

가동대수 최적화Operating Margin = 실제 가동대수 − 필요 가동대수

방법: 실제 냉동기 운전대수와 부하 기준 필요대수를 비교해 저부하·과다운전 여부를 분석
성능·해석: 연평균 실제 약 2.7대, 필요 약 2.0대, 평균 약 0.7대 운전여유

냉수 ΔT와 펌프 운전ΔT = 냉수 환수온도 − 냉수 공급온도

방법: 냉수 공급·환수 온도차와 펌프 가동대수·소비동력을 함께 분석하여 과유량 및 저ΔT 상태를 점검
성능·해석: 연평균 냉수 온도차 약 3.2℃로 시스템 유량·가동대수 최적화 검토 대상

냉각탑 운전효율Cooling Tower Performance = f(Wet-bulb, CW Temperature, Fan Operation)

방법: 외기 습구온도, 냉각수 입출구온도, 냉각탑 가동대수와 전력소비를 비교하여 팬 설정값과 운전대수 최적화
성능·해석: 연평균 냉각수 입출구 온도차 약 4.1℃, 계절별 냉각탑 운전조건 편차 확인

04 · SAVING OPPORTUNITY

1차 절감 잠재량 시나리오

개선 시나리오	Baseline	목표	1차 잠재량
냉동기 운전 최적화보고서의 연간 운전데이터 분석에 기반한 예상 절감효과 · 약 475,322천원/년	26,626,000 kWh/년	고효율 COP 기기 우선운전, 필요대수 중심의 운전, 성능 열위기기 개선	4,753,216 kWh/년 · 17.9%
냉수펌프 최적화보고서 예상 절감효과 · 약 80,050천원/년	6,125,243 kWh/년	냉동기 필요대수와 연동한 펌프 가동대수, 차압·유량 및 부하측 밸브 운전 최적화	800,500 kWh/년 · 13.1%
냉각수펌프 최적화보고서 예상 절감효과 · 약 67,246천원/년	4,931,896 kWh/년	냉동기·냉각탑 부하와 연동한 냉각수펌프 가동대수 및 운전조건 최적화	672,462 kWh/년 · 13.6%
냉각탑 팬 최적화보고서 예상 절감효과 · 약 39,156천원/년	3,475,262 kWh/년	외기 습구온도·냉각수온도·Approach 조건을 반영한 팬 설정온도와 가동대수 최적화	391,555 kWh/년 · 11.3%
냉동기 플랜트 종합회사 제공 연간 운전데이터와 에너지·설비운전 Balance 개선을 기준으로 산정한 예상 절감 잠재량	41,158,401 kWh/년 · 약 41.16억원/년	냉동기 + 냉수펌프 + 냉각수펌프 + 냉각탑의 통합 운전최적화	6,617,733 kWh/년 · 16.1% · 약 6.62억원/년

검증 조건

본 사례의 6,617,733kWh/년, 16.1%, 약 6.62억원/년은 개선 완료 후의 확정 실적이 아니라 제공된 연간 운전데이터를 분석하여 에너지 및 설비운전 Balance 관련 문제를 개선할 경우의 예상 절감효과입니다. 실제 적용 시에는 냉방수요, 생산조건, 외기조건, 운전시간과 설정값을 반영한 Baseline을 구축하고, 개선 전·후의 동일 조건 데이터를 이용해 M&V로 성과를 확정해야 합니다.

자료 기준: 국내 반도체·전자부품 생산시설의 냉동기 플랜트 운전데이터 분석 및 운전최적화 사업제안 자료 기반 · 고객사명·제작사명·개별 냉동기/펌프/냉각탑 ID 비식별 처리

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