산업계의 숨은 비용 : 설비에서 발생된 파울링으로 인한 비용의 증가
에너지 자원의 90% 이상을 수입에 의존하는 국내 경제 구조에서 산업 설비 에너지 효율성은 단순한 비용 절감의 차원을 넘어 국가 경쟁력과 직결되는 중요한 지표입니다. 특히 석유화학, 철강, 반도체 등 에너지 사용량이 큰 산업의 경우 막대한 양의 열에너지를 소비하고 방출하며, 이 과정에서 열교환기, 냉각탑 등은 공정의 핵심 역할을 수행합니다. 그러나 이러한 열교환 설비의 성능을 저하시키는 가장 치명적이고 만성적인 요인이 바로 ‘파울링(fouling)’입니다. 파울링이란 배관, 열교환 기 등 설비 내부나 표면에 먼지, 스케일, 미생물, 침전물 등 원치 않는 물질이 침적되어 열전달 저항을 증가시키고 유체의 흐름을 방해하는 현상을 일컫습니다.
(이미지설명: 배관이나 열교환기, 보일러 내부에 형성된 심각한 파울링(Fouling)의 단면)
산업계의 숨은 비용을 찾아내어 절감시키고, 동시에 탄소 중립 목표까지 달성하기 위한 해답은 AI기반의 머신러닝, 예측 제어 기술이 접목된 베올리아의 “스마트 파울링” 솔루션으로 해답을 찾을 수 있습니다.
스마트 파울링은 Hubgrade라는 물, 폐기물, 에너지 및 기타 환경 자원을 위한 데이터 분석, 관리·감독, 최적화 및 예측 시스템을 제공하는 베올리아만의 특별한 디지털 서비스 중 하나입니다. 전 세계 운영 노하우로 훈련된 최첨단 AI 기술과 데이터의 힘을 활용하여, 탈탄소화, 탈오염화, 자원 절약 및 재생 등 귀사의 생태전환 여정에 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
핵심 요약:
- 파울링의 효율적 제거 주기 예측으로 설비의 효율적 운영 가능
- 연간 20% 운영 비용 감소
- 기존 시스템 교체 불필요
- 다양한 산업군의 설비에 적용 가능
한국 산업계가 직면한 고민
국내 산업 현장은 사계절이 뚜렷한 기후적 특성과 다양한 용수원(하천수, 공업용수, 해수 등)의 사용으로 인해 복합적인 파울링 양상을 띠고 있습니다. 국내 주요 산업단지에서 이러한 현상이 단독 혹은 복합적으로 발생하여 설비 효율을 저하시킵니다.
- 파울링의 유형:
- 입자성 파울링(Particulate Fouling): 부유 물질이 표면에 침적되는 현상.
- 결정성 파울링(Scaling): 칼슘, 마그네슘 등의 무기염이 과포화되어 석출되는 현상(스케일).
- 생물학적 파울링(Biofouling): 미생물이 점액질(Biofilm)을 형성하여 부착되는 현상으로, 특히 역삼투(RO) 막과 냉각탑에서 심각한 차압 상승을 유발함.
- 에너지 손실 메커니즘: 파울링 층은 열전달을 방해하는 단열재 역할을 하거나(열교환기), 유체의 흐름을 막아 펌프의 부하를 증가시킵니다(RO 막). 산업전기 비용이 지속적으로 상승함에 따라, 파울링으로 인한 추가 전력 소비(Scope 2 배출)는 기업 채산성에 치명적인 영향을 미치고 있습니다.
주요 산업별 파울링 발생 현황 및 리스크는 아래와 같습니다.
이러한 리스크들을 사전에 예방하고 효율적인 관리를 위해서는 데이터 분석을 통한 스마트 솔루션이 필수적입니다.
AI 디지털기술을 통한 사전예방적 예측 솔루션
베올리아의 최적의 AI 기술과 수처리 / 에너지 관리 기술을 통하여 파울링을 실시간으로 예측하고 사후 대응이 아닌 사전 예방적 솔루션을 제공합니다.
1. 예측 분석 및 공정 제어
머신러닝을 통한 과거 데이터 분석으로 파울링이 생성되는 다양한 요인들을 통해 미래 상황을 예측합니다. 예측 모델을 통한 시뮬레이션으로 가장 효율적인 운영전략을 제시하고 이를 통해 파울링 제거의 시기를 효율적으로 제시함으로 최적화된 운영이 가능합니다.
2. 연간 20%의 운영 비용 감소
설비의 냉각 효율, 에너지 소비 절감, 용수 사용량 절감, 불필요한 파울링 제거로 인한 비용 절감 등으로 유지보수의 효율화를 넘어 전체적인 운영 비용의 감소를 제공합니다.
3. 설비의 효율 증가
공정의 리스크인 파울링을 효과적으로 제거함으로 설비의 내구연한을 증가시키고 성능을 증가시킬 수 있습니다.
4. 다양한 산업군의 설비에 적용 가능
파울링이 생기는 다양한 산업군의 핵심 공정에 적용 가능한 모델로 파울링의 효율적 관리를 통해 고객사가 해당 산업에서 역량을 발휘할 수 있도록 지원합니다.
5. 기존시스템 교체 불필요
기존 시스템의 운영데이터를 Hubgrade로 연결하기만 하면 가능한 서비스로 기존 시스템을 교체할 필요가 없습니다.
국내 주요 도입 성공 사례
사례 #1: 깨끗한 나라
청주 소재 제지 산업 고객사인 깨끗한나라는 베올리아가 SRF 보일러 운영 및 유지보수, 스팀공급을 통한 에너지 관리 및 수처리 및 폐수처리 서비스를 제공하고 있습니다.
*솔루션: Veolia의 AI 디지털 솔루션인 Hubgrade의 '스마트 파울링(Smart Fouling)' 솔루션을 활용하여 SRF 보일러 수관에 발생하는 이물질(파울링)로 인한 열 전달 방해 현상을 모니터링 및 분석. 이를 기반으로 열전달 효율을 높일 수 있도록 최적의 파울링 제거 주기를 예측 및 개선.
*기대효과
- 파울링 청소 주기의 최적화를 통한 설비의 효율적 운영 가능
- 효율적 설비의 운영으로 불필요한 비용 절감
- 에너지 효율의 최적화를 통한 스팀생산량 증대
- 고객사의 예정된 shut down 주기에 맞춰 파울링 제거를 진행함으로써 불필요한 운영중단을 최소화
AI의 접목을 통한 스마트 파울링 솔루션으로 최적화된 운영 및 유지보수를 제공하며 불필요한 자원의 사용을 절감함으로 고객사의 ESG 경영을 적극적으로 지원하고 있습니다.
(스마트 파울링 솔루션: 다양한 인자값을 바탕으로 열전도율 트렌드 모니터링 분석을 통해 파울링 제거 시기를 예측)
사례 #2: Uniken: 유해 폐기물 시설
Uniken은 울산에서 2기의 소각로(연간 1만3천톤, 3만5천톤 처리), 액상 지정 폐기물 처리(1만2천톤/년), 산업 폐수 처리(15만3천톤/년)을 포함한 유해 폐기물을 처리하는 시설입니다.
*솔루션: 지정폐기물 소각로의 배관에 주기적으로 생기는 파울링의 효율적인 제거를 위해 베올리아의 AI 디지털 솔루션인 Hubgrade의 '스마트 파울링(Smart Fouling)' 솔루션을 이용하여 보일러 열전달 효율 트렌드의 모니터링 및 분석을 통하여 파울링 제거 주기의 예측 및 적용. 무중단 운영이 가능한 파울링 제거 방식의 도입으로 스팀생산량의 최대화.
*기대효과
- 파울링 청소 주기의 최적화를 통한 열전달 효율의 증가
- 데이터의 대시보드화를 통한 직관적 정보 제공
- 효율적 설비의 운영으로 불필요한 비용 절감
- 에너지 효율의 최적화를 통한 스팀생산량 증대
머신러닝 기술과 AI의 접목을 통한 디지털 스마트 파울링 솔루션으로 기존 설비의 최적화된 운영 및 유지보수를 제공하며 불필요한 자원의 사용을 절감함으로 탄소중립 목표를 달성할 수 있도록 지원하고 있습니다.
(스마트 파울링 솔루션: 다양한 인자를 바탕으로 열전도율 트렌드 모니터링 분석을 통해 파울링 제거 시기를 예측)
정부 지원 정책 및 규제 환경
- 에너지이용합리화사업 자금지원 (산업통상자원부/한국에너지공단) : 정부는 '에너지이용 합리화법'에 의거하여 에너지 절약형 시설 투자를 장려하기 위해 저리의 정책 자금을 지원하고 있습니다.
- 스마트공장 보급·확산 사업 (중소벤처기업부/스마트제조혁신추진단) : 중소·중견기업의 제조 혁신을 위해 스마트공장 구축 비용을 지원하는 사업입니다.
- 강화되는 폐수 배출 규제와 TOC 도입: 강화된 산업폐수 관리 체계는 효율적인 모니터링을 통한 적정한 파울링 제거와 전문적인 화학적 세정을 필요로 합니다.
스마트 파울링 솔루션으로 운영의 효율성을 확보
산업계가 직면한 불필요한 에너지와 자원의 손실로 인한 에너지 비용 상승과 환경 규제라는 이중고를 베올리아의 스마트 파울링 솔루션의 도입을 통해 해결하세요.
- 파울링의 효율적 제거 주기 예측으로 설비의 효율적 운영 : 예측 기반 유지보수를 통한 운영의 최적화
- 연간 20%의 비용 절감: 불필요한 자원 및 에너지 사용 절감으로 전체 비용 절감
- 탄소중립 목표 달성: 고객사 ESG 목표의 달성을 지원하고 궁극적으로 탄소중립 목표 달성의 성과 창출
베올리아의 전문가들은 원격으로 또는 베올리아 Hubgrade 센터에서 귀사와 협력합니다. 디지털 서비스와 AI를 통해 전문성을 한층 강화하여 귀사의 일상 운영을 개선하고, 특정 니즈를 실현하는 혁신적인 솔루션을 함께 만들어갑니다.
Hydrex®로 광범위한 수처리에 최적인 케미칼 솔루션을 경험하세요.
베올리아의 지속적인 혁신과 기술개발로 고객의 기대에 부응하는 최적의 솔루션 Hydrex®로 귀사의 설비에 맞춤형 수처리를 통해 파울링, 부식, 스케일 발생을 사전에 예방할 수 있습니다.
수처리 최적화를 위한 통합 서비스
- 스케일, 부식, 파울링으로부터 수처리 설비 보호
- 불필요한 작업중단 감소
- 최적의 생산성 보장
- 에너지 절감
- 환경 유해 요소 방지 및 감소
모든 수처리 시스템에 적합한 최적의 케미칼
- 보일러 처리 솔루션: 스케일 형성과 부식을 방지를 위해 특수제작된 Hydrex® 1000 시리즈 솔루션으로 보일러의 효율성을 높일 수 있습니다.
- 냉각수 처리: Hydrex® 2000 및 7000 시리즈 솔루션으로 냉각 스케일 형성, 부식 및 미생물 성장을 방지합니다.
- 멤브레인 시스템 최적화: 성능이 뛰어난 Hydrex® 4000 시리즈 솔루션으로 멤브레인의 수명을 연장하고 운영 비용을 최소화할 수 있습니다.