철강 · 산소공장 · Utility · 전기

일관제철소 산소공장 압축기 원단위·최적 가동대수·실시간 운전최적화

대형 일관제철소 산소공장의 공기·산소·질소 압축기 40대를 대상으로 압축기별·공장별 원단위, 부하율, 가동상태와 공정가스 생산·공급 데이터를 실시간으로 분석하여 고효율 압축기 우선운전과 최적 가동대수를 제시하는 Utility 최적화 사례입니다.

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01 · CHALLENGE

현장에서 확인한 주요 과제

산소공장에서 공기·산소·질소 압축기 다수가 병렬 운전되므로 개별 압축기 효율과 전체 공장 Utility 효율을 동시에 관리할 필요
압축기별 전력·유량·압력·온도·냉각수 조건과 산소·질소·아르곤 생산/공급량을 통합하지 않으면 저효율 기기와 과다 가동대수를 실시간으로 판단하기 어려움
동일 기능 압축기라도 효율 및 부하율이 다를 수 있어 고효율 기기 우선운전과 수요에 맞는 최적 필요대수 판단이 필요
에너지 절감활동 전후의 효과를 정량적으로 확인하기 위해 기준원단위와 실시간/기간별 성능 Trend 관리체계가 필요

02 · DATA

분석에 사용한 데이터

공기압축기 전력·흡입유량·토출유량·토출압력·토출온도
공기압축기 다단 압력·온도·냉각수 공급/환수온도 및 방산량
산소압축기 전력·흡입압력·토출유량·토출압력·토출온도
질소압축기 전력·흡입압력·토출유량·토출압력·토출온도
산소·질소·아르곤 생산량과 공급량
공정가스 방산량 및 Plant별 생산·공급 데이터
외기 온도·습도 등 기상정보

03 · BASELINE / MODEL

산소공장 압축기 Utility 실시간 성능평가 및 최적운전 기준

압축기 생산원단위Energy Intensity = 압축기 소비전력(kWh) / 가스 생산·압송량

방법: 공기·산소·질소 압축기별 원단위를 실시간 및 기간별로 비교하여 고효율·저효율 기기를 구분
성능·해석: 압축기별 및 공장별 원단위 비교를 핵심 진단기능으로 제안

최적 가동대수Required Units = f(Gas Demand, Unit Capacity, Efficiency)

방법: 현재 가스수요와 개별 압축기 성능을 이용하여 필요한 가동대수를 판단하고 과다 병렬운전을 방지
성능·해석: 고효율 기기 우선선정 + 최적 필요대수 운전을 통해 Utility 생산원단위 최소 3% 개선 목표

부하율-원단위 상관관계Energy Intensity = f(Load Ratio)

방법: 압축기 또는 공장 단위 부하율과 에너지원단위의 관계를 Trend·산점도로 분석하여 최적부하 영역을 도출
성능·해석: 운전상태 변화에 따른 원단위 증가 원인을 개별기기 효율저하와 시스템 운전문제로 구분

실시간 설비진단Diagnosis = Power + Flow + Pressure + Temperature + Cooling Condition

방법: 전력·유량·압력·다단온도·냉각수 조건을 동시에 모니터링해 효율저하 및 이상 운전 원인을 분석
성능·해석: 총 40대 압축기와 기상정보를 포함해 약 788 Data Point 규모의 성능관리 시스템을 제안

성과확인 BaselineSaving = Baseline Energy − Reporting-period Energy

방법: 시스템 구축 후 일정기간 기준원단위를 설정하고 운전최적화 전·후의 원단위 및 전력사용량을 비교
성능·해석: 사업 일정에 기준원단위 측정과 최적화 후 에너지절감 확인 단계를 별도로 포함

04 · SAVING OPPORTUNITY

1차 절감 잠재량 시나리오

개선 시나리오	Baseline	목표	1차 잠재량
고효율 압축기 우선운전개별기기 효율열화와 시스템 운전효율을 구분해 운전 우선순위를 결정	동일 계통 내 복수 압축기 병렬운전	실시간 원단위가 우수한 압축기를 우선 선택	압축기 Utility 원단위 개선
최적 가동대수 운전운전자에게 실시간 최적 운전조건을 제시하거나 제어하는 구조	수요변동 대비 고정적 또는 과다한 가동대수 가능성	산소·질소·공기 수요에 맞춘 필요대수 자동판단 및 운전가이드	저부하·과다 병렬운전 손실 저감
공장별·압축기별 원단위 관리기존 공정 데이터와 신규 계측 데이터를 통합 활용	설비별 데이터가 존재해도 종합 효율판단이 어려운 상태	압축기별/공장별 원단위 비교, Trend, 상관관계, 개선 전·후 비교	저효율 원인 조기발견 및 개선효과 정량화
실시간 Utility 최적화 시스템 구축시스템 구축 6개월 + 최적화/성과확인 6개월의 12개월 사업으로 제안	분산 모니터링 및 운전자 경험 중심의 운전	전용 서버 기반 실시간 진단·운전가이드·Trend·상관분석·Report 기능 구축	연간 에너지사용량의 약 3% 절감 예상
산소공장 종합 절감 예상효과제안서의 예상효과로, 시스템 구축·최적화 이후 확정 실적이 아님	40대 압축기 · 연간 약 1,571,731MWh · 연간 전력비 약 1,100억원	공기·산소·질소 압축기 원단위 및 필요대수 통합 최적화	약 33억원/년 · 약 3%
투자 및 사업규모소프트웨어·컨설팅 약 6.19억원 + 계측/HW 설치 약 4.10억원의 제안 기준	실시간 효율최적화 시스템 및 계측 인프라 미구축	약 788 Data Point의 소프트웨어·계측기·전용서버 및 최적화 컨설팅	총 제안 사업비 약 10.29억원

검증 조건

본 사례의 약 33억원/년 및 약 3%는 에너지효율 최적화 시스템 구축 전 제안서에서 산정한 기대효과이며 확정 절감실적이 아닙니다. 연간 전력사용량 약 1,571,731MWh와 약 1,100억원의 전력비는 산소 생산실적과 전력원단위를 이용한 추산값으로 제시되었습니다. 실제 사업에서는 계측기 설치·검교정, 데이터 정합성 확보, 기준원단위 설정 후 고효율 압축기 우선운전과 최적 가동대수 운전을 수행하고, 최적화 전·후의 동일조건 원단위와 전력사용량을 비교하여 절감성과를 확인해야 합니다.

자료 기준: 국내 대형 일관제철소 산소공장의 압축기 운전최적화·실시간 에너지효율관리 시스템 구축 제안자료 기반 · 고객사명·제철소명·지역명·내부 Plant 번호 등 식별정보 비식별 처리

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