화학 산업의 에너지 소비 구조와 지속가능성 과제

전 세계적으로 매년 약 1억 테라줄(terajoules)의 에너지가 마찰을 극복하기 위해 사용됩니다. 이는 에너지 손실의 상당 부분이 마찰로 인해 발생하고 있음을 보여줍니다. 기술이 발전함에 따라 윤활유도 진화해왔으며, 그 결과 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 대부분의 최신 자동차는 매우 낮은 점도의 엔진오일을 사용하면서도 이전 모델보다 더 효율적이고 강력하며, 신뢰성도 높아졌습니다. 산업 현장에서도 기존의 광유가 합성유로 점차 대체되면서, 특수 윤활제와 정밀한 상태 모니터링 시스템을 통해 에너지 손실을 줄이고 설비 효율을 향상시키는 사례가 늘고 있습니다. 특히 에너지와 화석연료를 많이 사용하는 화학 산업에서는 이러한 접근이 더욱 중요해지고 있습니다.

화학 산업이 직면한 과제
석유화학을 포함한 화학 산업은 세계 온실가스(GHG) 배출량의 약 20%를 차지하는 대표적인 온실가스 고배출 산업입니다. 이에 따라 크리버는 KlueberEnergy라는 에너지 효율 개선 프로그램을 개발하여, 화학 산업 고객들이 공정 효율성을 높이고 운영 에너지 절감 효과를 입증할 수 있도록 지원하고 있습니다. KlueberEnergy 단계에는 에너지 컨설팅, 에너지 측정, 에너지 분석 및 보고가 포함됩니다. KlueberEnergy의 절감 효과는 ISO 50015 및 IPMVP* 기준에 따라 정량화할 수 있으며, 이는 ISO 50001 등의 에너지 관리 시스템을 지원하는 데 활용됩니다.
크리버는 고객이 지속적인 개선 요건을 충족하고 외부 목표를 달성하여 인센티브 프로그램의 신청 자격을 갖출 수 있도록 지원합니다. 컴프레서, 기어박스, 열교환 시스템 및 장치는 모두 에너지 절감 가능성이 높은 어플리케이션으로 간주됩니다. 이 프로세스를 통해 비용 절감, 이산화탄소 배출량, ROI 및 에너지 소비를 포함한 관련 값을 명화하고 간단하게 보고할 수 있습니다.

컴프레서
화학 산업의 다양한 공정에는 공기, 가스, 냉매용 컴프레서가 널리 사용되며, 이들은 대개 고온, 고압 등 가혹한 조건에서 작동합니다. 이러한 환경에서 부적절한 윤활제 선택은 컴프레서의 신뢰성과 효율성에 직접적인 영향을 미치며, 심할 경우 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다. 특히 가스 컴프레서의 경우는 더욱 민감합니다. 컴프레서 오일이 공정 가스와 반응하거나, 다운스트림 촉매(catalyst)에 손상을 줄 수 있기 때문에, 잘못된 윤활제 선택은 전체 생산 공정에 영향을 줄 수 있습니다.
기존의 광유는 오늘날 산업용 컴프레서에는 적합하지 않습니다. 광유는 온도 변화에 따른 점도 유지력이 낮고, 산화 안정성도 떨어지는 것으로 알려져 있습니다. 신기술 기반의 고출력 컴프레서에는 광유 기반 윤활제가 빠르게 열화되며, 고온 작동 시 점도가 급격히 낮아져 금속 간 직접 접촉에 의한 마모가 발생할 수 있습니다. 또한, 광유가 분해되면 슬러지(sludge)나 바니시(varnish)가 생성되어 장비의 성능과 효율을 저하시키게 됩니다.
크리버는 다양한 컴프레서 기술에 대응하는 Klueber Summit 컴프레서 오일 라인업을 보유하고 있으며, 각 기술에 맞는 최적화된 윤활 솔루션을 제공합니다. 컴프레서 어플리케이션에서 에너지 효율 저하가 의심되는 고객은 KlueberMonitor 오일 상태 분석 서비스와 KlueberEnergy 프로그램을 통해 문제를 진단하고 개선할 수 있습니다. 또한, 스크류 타입 컴프레서 내부에 바니시나 슬러지가 이미 축적되어 있다면, Klueber Summit Varnasolv 제품으로 세척한 후, Klueber Summit 오일로 전환함으로써 최대 5%의 효율 향상을 기대할 수 있습니다.

기어박스
화학 산업 현장에서는 리액터 교반기, 믹서, 압출기, 컨베이어, 분쇄기, 원심분리기, 냉각탑, 버킷 엘리베이터, 로터리 드라이어/쿨러 등 다양한 회전 설비에 기어박스가 사용되고 있습니다. 기어박스는 전동 모터에서 발생한 동력을 회전 설비에 전달하는 역할을 하며, 이때 사용하는 윤활제의 종류와 관리 수준이 곧 장비 효율에 직접적인 영향을 미칩니다.
Kluebersynth GH 6 제품군과 같은 폴리글리콜(PAG) 기반 윤활제는 최고의 에너지 효율, 가장 긴 서비스 수명 및 최고의 마모 방지 기능을 제공합니다. 성능 측면에서 PAG 기반 윤활제는 특히 웜 기어나 하이포이드 기어와 같은 슬라이딩 조건이 많은 장비에서, 타 합성 기유 대비 월등한 성능을 발휘합니다. 또한, PAG 오일은 낮은 마찰계수를 가지기 때문에 기어박스 내부 마찰이 줄어들어 작동 온도가 낮아지며 동력 손실도 감소하는 등 공정 효율의 전반적인 향상이 가능합니다.

설비를 청결하게 유지해 에너지 효율을 극대화하세요
카본 침전물, 슬러지 및 바니시는 화학 산업의 효율을 저해하는 주요 원인입니다. 많은 화학 기업들이 여전히 가장 가혹한 고부하 어플리케이션에 광유를 사용하고 있습니다. 하지만 광유를 한계까지 사용하게 되면, 설비 전체 혹은 윤활 순환 시스템 내에 바니시 및 카본이 축적될 가능성이 높아집니다. 이러한 끈적한 잔여물은 에너지 소비 증가, 밸브의 작동 불량, 과열, 오일 라인 및 필터 막힘, 그리고 유지보수로 인한 장비 가동 중단 시간을 증가시킵니다.
Klueber Summit Varnasolv는 고농축 컨디셔너로, 장비를 분해하지 않고도 작동 중에 바니시와 카본 침전물을 효과적으로 용해시켜 제거할 수 있습니다. 이 제품은 광유, 합성 탄화수소, 에스터 오일, 폴리글리콜(PAG) 등 다양한 오일과 혼합 사용이 가능합니다. 또한, 배관 내부에 딱딱하게 응고된 침전물(Fluid Coking)이 쌓인 오일 열교환 시스템의 성능 회복 및 효율 개선에도 사용할 수 있습니다. Fluid Coking이 제대로 제거되지 않으면 시스템의 열전달 효율이 저하되고, 에너지 소비와 배기 온도가 증가할 뿐만 아니라, 파이프라인이 막혀 화재 및 폭발 위험을 초래할 수 있습니다.
많은 화학 기업들은 탄소 배출 저감과 한정된 생산 능력 사이에서 최적의 선택을 고민하고 있습니다. 새로운 생산 라인을 증설하거나 그에 따른 비용을 감수할 수도 있지만, 공정 효율을 높이는 방법도 대안이 될 수 있습니다. 실제로, 크리버의 특수 윤활제를 통해 실현된 에너지 효율 향상을 에너지 사용량 감소가 아닌 생산량 증대에 활용하는 고객도 있습니다.
에너지 효율 개선이나 생산성 향상 방법이 궁금하시면 언제든지 크리버코리아에 기술 상담을 문의해주시기 바랍니다. 크리버의 어플리케이션 노하우와 특수 윤활 솔루션이 여러분의 설비 효율과 신뢰성 향상을 위한 최적의 조합이 될 것입니다.

* IPMVP: International Performance Measurement and Verification Protocol