고유가시대의 도래와 전 세계적인 기후변화에 대응하기 위해 포스코는 3일 범포스코 차원에서 제1회 에너지절감 포럼을 열고, 에너지절감 우수사례와 관련 신기술 소개를 통해 정보 공유 및 에너지절감 마인드를 고취했다. 포럼에서 발표된 에너지절약 우수사례를 요약·게재한다. <편집실>

 

범포스코 차원에서 에너지절감 우수사례와 신기술을 공유하는 제1회 에너지절감 포럼이 3일 포스코 인재개발원에서 열렸다. 사진은 지식경제부 관계자가 국가 에너지 정책 및 자원 개발에 대해 발표하는 모습.

 

전동기에 인버터 기술 적용 … 전기실 조명 자동제어도

 

 포항 EIC정비기술팀

 

포항제철소 에너지절감 및 이산화탄소 저감을 위해 설비부문은 지난해부터 설비 개선 및 신기술 개발을 통해 불필요하게 낭비되는 전력을 대폭 절감했다.

에너지 고효율 인버터로 가동하는 포항제철소 전동기.

 

이번 전력 절감은 크게 공장의 대형 집진기, 펌프 및 콤프레셔 등을 구동하는 고압 전동기에 사용되는 전력 절감과, 제철소 각 전기실의 조명전력 절감의 두 방향으로 진행됐다.

 

고압 전동기 전력 절감은 이미 소용량 펌프 등 유체부하에 적용해 널리 활용 중인 인버터 기술을 그동안 전기부품 용량 및 절연문제 등으로 사용하지 못했던 고압 대형 전동기에 적용해 성공적으로 에너지를 절감했다.

 

먼저 공장별로 각기 다른 운전 조건을 반영해 최소의 에너지로 운전되는 전동기 제어를 구현했다. 예를 들어 열연공장 압연라인에서 운전 중 발생하는 분진을 제거하기 위해 사용되는 집진기 팬용 전동기의 경우 전기강판·스테인리스·일반강종 등 소재에 따라 분진 발생량이 달라져, 소재별로 전동기의 출력을 다르게 제어하는 제어로직을 추가함으로써 최소한의 전력만 사용되도록 했다. 이는 조업 상황 및 실부하 조건 등에 대한 정확한 분석과 제어기술 개발(특허출원 중)로 가능했다. 이러한 개선노력을 통해 당초 인버터 설치로 기대됐던 에너지절감 목표 18억 9000만원을 45% 초과해 27억 3000만원을 절감했다. 또한 과거 조명장치의 에너지 효율을 개선해 에너지를 절감하던 방식에서 벗어나 조명이 필요할 때만 전등을 켜고 필요하지 않을 때는 무조건 끄는 방식을 새로 적용했다.

 

대상은 전기실 조명으로 과거 비상 시에 대비해 상시 점등 관리해 온 전기실에 자동으로 인체를 감지해 소등하는 온·오프 제어장치를 자체적으로 개발·적용해 불필요하게 낭비되는 에너지를 92% 이상 절감했다. 이 장치는 제철소 작업조건을 고려, 작업시간 및 작업자 감지방법 등의 분석을 거쳐 새롭게 개발됐다.

 

설비기술부는 앞으로도 고압 대형 전동기의 에너지 절감 대상 발굴 및 인버터를 지속적으로 확산 적용할 예정이며, 인버터 국산화를 통해 투자비 절감 및 국내 대형 인버터 산업 발전에도 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 또한 기계·전기 엔지니어 공동으로 윤활유의 점도 및 성분 분석을 통해 최적 점도의 윤활유를 선정해 전동기 전력소모를 줄이는 에너지절감도 지속적으로 추진할 계획이다.

 

이와 함께 최근 조명기술의 발달로 성능과 효율이 획기적으로 뛰어난 고반사율 조명갓·무전극등·LED·플라즈마등 등의 고효율 조명등의 신기술이 개발되고 있어, 이러한 신기술을 적극 적용해 지속적으로 조명 에너지를 절감할 방침이다.

 

세계 최초 연소제어기술 개발 … 연 18억원 절감 효과

 

광양 1열연공장

 

슬래브 온도를 목표 온도까지 올리기 위해서는 가열로의 내부온도를 일정 수준 이상으로 높여야 하며, 이를 위해 연료가스에 일정 비율의 연소용 공기를 투입,  연소 반응을 일으켜야 한다. 이때 연료가스의 소비량을 최소화하고 제품의 표면품질 불량을 막기 위해서는 연소용 공기 공급량의 최적 관리가 필수다.

세계 최초로 연소 제어기술을 적용해 가열로 조업을 진행하는 광양 1열연공장의 상황실 모습.

 

광양제철소 1열연공장이 개발한 기술은 연료가스와 연소용 공기의 연소반응으로 생성된 고온의 연소가스 중에 산소가 어느 정도 존재하는지를 측정하고, 이를 기준으로 목표로한 산소 농도가 연소가스 중에 관리될 수 있도록 필요한 연소공기량을 산정해 실시간으로 제어한다.

 

이는 파장가변 다이오드 레이저 흡수분광학(TDLAS:Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)을 이용해 고온 가열로 내의 에너지를 측정해 산소 농도를 산출해 내는 흡수분광법을 활용하고 있다. 특히 TDLAS는 한 개의 분석시스템에서 여러 연소구 간의 산소 농도를 거의 동시에 측정할 수 있는 시스템으로, 고온의 현장 프로세스에 적합하다.

 

이 기술은 계측 값의 신뢰성과 시스템 응답성·내구성·정비성이 뛰어나, 열연·후판·선재 가열로 및 발전소와 같은 고온의 대형 연소시스템에 특히 강하며, 보일러나 냉연에서도 산소 제어에 적합한 기술로 인정받고 있다. 특히 개발된 기술의 실용화가 성공하기 전까지는 가열로에서의 실시간 산소 농도 제어가 필요함에도 불구하고, 과거 시스템의 여러 가지 문제점들로 인해 전혀 사용할 수 없는 실정이었다. 그 결과 연료소비 과다는 물론 생산성에 직결되는 스케일 로스(Scale loss) 저감이나 합금성분에 따른 제품의 표면품질 관리를 위한 기술적 수단이 없었다.

 

세계 최초로 개발된 TDLAS를 이용한 고온의 대형 가열로 내의 산소 농도 실시간 측정과 제어기술의 실용화 성공은 지금까지의 여러 가지 문제점을 해결하는 포스코 고유의 기술로, 저산소 농도 관리에 의한 공급공기 현열 저감으로 연간 18억 7000만원(1열연 기준)의 절감 효과가 기대된다. 유사 공정으로의 확대 적용도 용이해 제철소 전체는 물론 연소장치를 사용하는 프로세스의 원가절감에도 크게 기여할 것으로 보인다.