건물에너지, ICT분야 전문기업 더키(TheKIE, 대표 조정훈)는 빌딩·공장·상가·농장 등 시설 용도별로 에너지최적화를 지원할 수 있는 통합에너지솔루션 xEMS를 개발·보급하고 있다.
더키는 최근 국내 식품공장 냉동·냉장창고, 중국·베트남 제조업 생산공장 등에 특화된 FEMS 적용을 가시화하는 등 중소기업으로서 국내·외 EMS시장에서 의미있는 성과를 도출하고 있다. 김성민 더키 이사를 만나 솔루션 차별성과 FEMS 적용 시 주요 고려사항에 대해 들었다.
■ FEMS사업 사례는더키는 지난해부터 베트남 현지 FEMS 적용을 통한 해외시장 진출에 노력해 왔다. 코로나19 글로벌 펜데믹에 따라 현재 절차가 지연되고 있지만 현장의 반응이 좋아 상황이 진정국면에 들어서는 대로 사업을 재개하고 파급효과를 확산시킬 계획이다.
먼저 베트남 박닌지역 S공장에는 시설·설비분석, 현장감독 등을 수행해 마련한 솔루션을 최종제안한 상태다. 먼저 전기에너지 모니터링을 통해 실시간 모니터링 및 사용량분석·관리를 수행하며 냉난방 환경관리를 위해 xEMS H/W를 적용한 최적 작업환경을 유지할 계획이다.
효율적인 열원설비 이용을 위해 냉각수 공급시스템을 관리하고 부하에 따른 냉동기, 냉각탑, 펌프운전을 최적화하는 시스템을 제안했다. 또한 진공펌프시스템의 대수제어, 교번운전을 최적화하고 공장에서 많은 에너지를 사용하는 압축공기시스템 등 유틸리티설비의 밸브제어를 통한 누수예방 및 무부하운전 방지 솔루션을 제안했다.
베트남 닌빈지역 G공장의 경우 모니터링설비의 납품이 완료됐으며 제어를 위한 2차 납품을 앞두고 있다.
이 현장의 경우 앞서 S공장 사례와 마찬가지로 전기에너지 모니터링이 적용되며 사무동·생산동 환경모니터링 및 에어컨 AI제어를 위해 실내환경관리 솔루션이 적용될 예정이다. 교번운전 최적화를 위한 압축공기시스템과 에너지관리에 대한 전 직원의 참여를 유도하기 위해 내부에 대형 대시보드도 적용된다.
국내에서는 충북 D공장에 FEMS 적용을 위한 협의를 진행하고 있다. 에너지 모니터링솔루션으로 에너지원별 실시간 모니터링 및 전기품질 관리를 수행한다.
D공장은 식품기업으로 냉동·냉장창고 운영에 따라 냉동공조·냉동기의 효율적관리가 에너지절감의 최대 관건이다. 냉동공조 자동제어를 위해 전력피크 관리 및 주요설비 원격제어를 수행하고 냉동기의 경우 실시간 성능관리를 통해 효율성을 높일 계획이다. 또한 냉장·공조의 계통을 분리해 부하별 열원공급을 효율적으로 수행한다.
■ 더키 FEMS 차별성은
더키 FEMS솔루션은 저렴하고 쉽고 편리한 반면 기능적으로 강력한 엔지니어링 툴을 갖췄다는 것이 가장 큰 장점이다.
EMS의 가격을 결정짓는 요소는 △S/W △H/W △엔지니어링 등 3가지가 가장 크다. 이 가운데 엔지니어링 비용은 결국 인건비이며 S/W, H/W비용 못지않게 많은 비중을 차지한다. 엔지니어링 비용을 줄이기 위해서는 구축단계에서 시간을 절약해야 한다.
더키는 제어·모니터링 소프트웨어 활용을 위한 툴을 편리하고 직관적으로 설치·사용·변경할 수 있도록 개발했다. 또한 설비용도, 에너지원, 열원 등 제어·모니터링 목적에 따라 툴을 모듈화·위젯화해 엔지니어나 사용자의 수준차이에 관계없이 EMS품질을 확보할 수 있다.
엔지니어는 현장에 투입돼 H/W제어, S/W운용을 위한 UI시스템 툴을 구축하게 된다. xEMS는 건물별, 공간별, 실별로 에너지소비 현황·목표, 전력품질, 설비가동 현황 등이 가능하며 이들 각각의 요소는 시스템목록에서 간단하게 위젯을 드래그·드롭함으로써 모니터링 및 제어를 위한 대시보드 UI를 구축할 수 있다.
이에 따라 엔지니어의 숙련도에 관계없이 손쉽게 EMS를 구축할 수 있으며 사용자도 같은 방식으로 UI변경이 가능해 커스터마이징에 강점이 있다.
직관성·편의성을 높인 반면 기능적으로도 강력하다. 모니터링의 경우 구축수준에 따라 상세하게 현황을 살펴볼 수 있다. 전력의 경우 단순히 사용량만 모니터링하는 것이 아니라 △유효전력 △무효전력 △상전압 △상전류 △피크부하 △패널온도 등을 상세하게 확인할 수 있다.
또한 냉동기 경우에도 COP만이 아니라 △냉동사이클 △압축기 △응축기 △증발기 등 부품효율을 모니터링한다.
이와 같은 요인은 유지관리비 절감과도 이어진다. 통상 냉동기 효율저하가 발생하면 제조사를 호출해 원인을 파악하고 해당 부품을 발주·납품·교체설치하는 과정을 거치게 된다. 그러나 부품별 모니터링을 수행하면 초기 A/S요청 시 해당부품의 교체를 요청하게 되므로 절차를 단축할 수 있다.
■ FEMS 현장적용 노하우는
먼저 해당 현장특성을 파악하는 것이 중요하다. 가장 에너지를 많이 사용하는 요소를 찾고 집중적으로 관리하는 것이 효율적이다.
충북 D공장의 경우 냉동·냉장창고를 운영하기 때문에 냉동·냉장설비가 쓰는 전력이 80%에 달한다. 또한 생산량과 에너지사용의 상관도가 낮아 식품생산량과 관계없이 많은 양의 냉동·냉장설비용 에너지가 사용된다.
이에 따라 냉동기 효율 및 부품효율 상세모니터링 솔루션을 적용해 냉동기효율 향상과 유지관리 비용절감이 가능하며 이를 통해 투자비 회수기간을 줄일 수 있다.
특히 특정 부품의 효율이 저하됐을 때 효율저하를 유발하는 빈도가 높은 원인과 이에 대한 조치사항을 매뉴얼화해 간단한 조치만으로 문제를 해결할 수 있다.
예를 들어 냉동사이클 효율저하 시 냉매충진, 팽창밸브 설정·개도 등의 조치를 취하거나 증발기 효율저하 시 증발기 2차측 오염, 증발기 내부배관 오염 등을 점검·조치하는 것이다.
또한 해당 현장은 스크류냉동기 400HP 2대로 냉장과 공조를 함께하고 있어 비효율적으로 운전되고 있었다. 냉장을 위해서는 냉수설정온도를 –13~-7℃로 운전해야 하지만 공조용으로는 0℃ 정도로도 충분하다.
이를 효율화하기 위해 1대를 공조용으로 가동하고 나머지 1대는 가동하지 않고 예비용으로 비치하도록 제안했다. 대신 냉장용으로 스크류냉동기 40HP 2대와 직팽식냉동기 15HP 3대를 신규설치해 가동함으로써 장비교체 및 에너지효율화가 가능했다.
베트남 박닌 S공장의 경우에는 원료를 녹여 제품을 생산하기 때문에 전기로(electric furnace)가 부하의 대부분을 차지했다. 이에 따라 생산량과 에너지소비량이 밀접한 상관관계를 가지며 이를 효율화하는 것이 중요하다.
이밖에도 FEMS 구축 시 유효한 에너지절감 효과를 낼 수 있는 부분은 공기압축기와 같은 유틸리티설비다. 에너지소비량도 클 뿐만 아니라 비효율적으로 운전되는 경우가 많다.
유틸리티설비는 가동되는 초기부하가 큰데 통상 현장에서는 기계 전원을 넣어놓고 공회전시키거나 활용빈도가 낮음에도 2대를 번갈아 운전케 해 에너지가 낭비된다. 이와 같은 경우에 FEMS 모니터링을 통해 가장 효율적인 개선방안을 찾는 것이 시스템구축의 노하우다.
■ FEMS사업 사례는
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