정유공장에는 수백 대의 Fan이 설치되어 있다.
Cooling Tower Fan, Air Fin Cooler Fan(AFC), Air Cooled Heat Exchanger Fan 등이 대표적이다.
이 Fan들은 공정에서 발생한 열을 제거하기 위해 24시간 쉬지 않고 운전된다.
문제는 전력 소비량이다.
대형 정유공장의 Cooling Tower Fan 한 대는 수십 kW에서 수백 kW의 전력을 소비하기도 한다.
그래서 정유사들은 오래전부터
"같은 풍량을 더 적은 전력으로 만들 수 없을까?"
를 고민해 왔다.
이 과정에서 등장한 것이 바로 고효율 FRP Fan 이다.
최근에는 ENCON Fan과 같은 고효율 복합재 Fan 적용 사례도 증가하고 있다.
Cooling Tower Fan은 왜 전기를 많이 사용할까?
Cooling Tower의 역할은 단순하다.
뜨거운 냉각수를 공기와 접촉시켜 열을 제거하는 것이다.
이때 Fan은 공기를 강제로 이동시키는 역할을 한다.
문제는 Fan 동력이 생각보다 크다는 점이다.
Cooling Tower Fan은 일반적으로 직경이 6~12m에 달하며,
대형 정유공장에서는 수십 대가 동시에 운영되기도 한다.
즉 Fan 효율이 조금만 개선되어도 연간 전력 절감 효과는 매우 커질 수 있다.
기존 Fan의 한계
과거 Cooling Tower Fan은
- 알루미늄 Fan
- 일반 FRP Fan
형태가 많았다.
하지만 이런 Fan은 몇 가지 문제가 있다.
첫 번째는 무게다.
무거운 Fan은 회전시키기 위해 더 큰 동력이 필요하다.
두 번째는 공기역학 성능이다.
예전 Fan은 단순히 공기를 밀어내는 개념으로 설계되었다.
반면 최근 Fan은 비행기 날개(Airfoil)와 유사한 형상을 사용한다.
즉 같은 전력으로 더 많은 공기를 이동시킬 수 있다.
ENCON Fan은 무엇이 다를까?
최근 정유·석유화학 업계에서 적용되는 ENCON Fan은 대표적인 고효율 FRP Fan 중 하나다.
ENCON 자료에 따르면
- Fan 효율 : 81~90%
- 기존 FRP Fan : 65~85%
- 기존 알루미늄 Fan : 56~65%
수준으로 제시되고 있다.
물론 실제 절감 효과는 현장 조건에 따라 달라질 수 있다.
하지만 핵심은
1. 항공기 날개와 유사한 Airfoil 설계
공기 저항 감소
풍량 증가
2. E-Glass Epoxy FRP 적용
경량화
내식성 향상
3. Hollow Blade 구조
강성 확보
중량 감소
라는 점이다.
왜 Fan이 가벼우면 유리할까?
자동차도 무게가 가벼우면 연비가 좋아진다.
Fan도 마찬가지다.
ENCON 자료 기준으로는
Hub와 Blade 중량을 기존 대비 약 30% 수준까지 줄일 수 있다고 소개한다.
Fan이 가벼워지면
- 기동 전류 감소
- Bearing 부하 감소
- 진동 감소
효과를 기대할 수 있다.
장기적으로는 유지보수 비용 감소에도 도움이 된다.
Cooling Tower만 적용할 수 있을까?
많은 사람들이 Cooling Tower Fan만 떠올린다.
하지만 실제로는 AFC(Air Fin Cooler)에도 적용 가능하다.
정유공장에서는 AFC가 Cooling Tower보다 더 많은 전력을 소비하는 경우도 있다.
AFC는 원유, 제품, 공정 유체를 냉각하기 위해 사용하는 대형 공랭식 열교환기다.
이 역시 결국 Fan이 공기를 이동시키는 구조다.
따라서
- 고효율 Blade
- Airfoil 설계
- ASD 적용
을 함께 적용하면 추가적인 전기 절감 효과를 기대할 수 있다.
실제 경제성은 어떨까?
고효율 Fan의 가장 큰 장점은 설치가 비교적 단순하다는 점이다.
GTG나 Process Expander처럼 대규모 설비 변경이 필요하지 않다.
일반적으로 업계에서는
- 전력 절감 효과 : 5~20%
- 투자회수기간(Payback) : 1~3년
수준을 기대하는 경우가 많다.
일부 ENCON 제안 사례에서는 20% 이상의 전력 절감과 1년 이내 Payback을 제시하기도 한다.
또한 TSMC는 고효율 FRP Fan Blade 적용을 통해 Cooling Tower 전력 사용량을 약 13% 절감했다고 공개한 바 있다.
물론 실제 효과는
- Fan 크기
- 운전 시간
- 기존 Fan 상태
- 현장 공기 저항
에 따라 달라진다.
정유사는 Fan도 투자 대상으로 본다
많은 사람들은 정유사의 에너지 절감이라고 하면
- 발전소
- 폐열 회수
- AI 최적화
같은 거창한 기술을 떠올린다.
하지만 실제 현장에서는 Fan 하나도 중요한 투자 대상이다.
왜냐하면
Fan 한 대의 절감 효과는 작아 보여도,
수십 대가 24시간 운전되면 연간 수억 원의 전기료 차이를 만들 수 있기 때문이다.
그래서 정유공장에서는 오늘도
- 고효율 Fan 적용
- ASD 적용
- Blade 최적화
를 통해 생산비 절감을 추진하고 있다.
결국 경쟁력은 거대한 설비 투자뿐 아니라 이런 작은 개선에서 시작되는 경우도 많다.
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