정유공장은 왜 처리량이 줄어들면 에너지 효율이 나빠질까?

정유공장은 왜 처리량이 줄어들면 에너지 효율이 나빠질까?

국제유가가 급락하거나 정제마진이 악화되면 정유사들은 종종 공장 가동률을 낮춘다.

많은 사람들은 이렇게 생각한다.

"공장을 덜 돌리면 에너지도 덜 쓰니까 효율은 오히려 좋아지는 것 아닌가?"

하지만 현실은 정반대인 경우가 많다.

실제로 정유업계에서는 처리량이 감소하면 EII(Energy Intensity Index)가 악화되는 경우가 자주 발생한다.

왜 이런 일이 발생할까?

 

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공장을 절반만 돌려도 에너지는 절반으로 줄지 않는다

간단한 예를 들어보자.

어떤 정유공장이 하루 100만 배럴을 처리할 때

• 연료 사용량 : 100
• 처리량 : 100

이라고 가정하자.

그런데 처리량을 절반인 50만 배럴로 줄였다.

많은 사람들이

연료 사용량도 50으로 줄어들 것이라고 생각한다.

하지만 실제로는

• 연료 사용량 : 70
• 처리량 : 50

수준이 되는 경우가 많다.

생산량은 50% 감소했는데

에너지 사용량은 30%밖에 줄지 않은 것이다.

결과적으로 제품 1톤을 생산하는 데 필요한 에너지가 증가하게 된다.

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정유공장에는 '고정 에너지 손실'이 존재한다

이 현상의 핵심은 바로 고정 에너지 손실(Fixed Energy Loss) 이다.

정유공장은 공장을 조금 돌리든 많이 돌리든 반드시 필요한 에너지가 존재한다.

대표적인 예가 다음과 같다.

① Heater는 불을 완전히 끌 수 없다

정유공장의 Fired Heater는 공정 유체를 가열하는 핵심 설비다.

처리량이 감소하더라도 Heater 내부 온도를 유지해야 하며,

버너를 완전히 끄는 것은 쉽지 않다.

따라서 처리량이 줄어도 일정 수준의 연료는 계속 소비된다.

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② Steam System은 계속 살아 있어야 한다

정유공장은 거대한 스팀 네트워크로 연결되어 있다.

처리량이 감소하더라도

• Header 압력 유지
• Steam Tracing
• 각종 Utility 공급

을 위해 일정량 이상의 스팀이 계속 필요하다.

즉 생산량이 감소해도 스팀 손실은 크게 줄어들지 않는다.

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③ Cooling Water는 계속 순환한다

Cooling Tower

Cooling Water Pump

Air Fin Cooler Fan

등은 공장이 가동되는 동안 계속 운전된다.

처리량이 감소한다고 해서 모든 설비를 정지할 수는 없다.

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④ Compressor와 Pump도 최소 부하가 존재한다

대형 Compressor나 Pump는 효율이 가장 좋은 구간이 있다.

처리량이 감소하면 설비가 부분 부하(Part Load) 상태로 운전되는데,

이 경우 오히려 효율이 저하되는 경우가 많다.

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자동차 연비와 비슷한 원리

이 현상은 자동차와도 비슷하다.

고속도로에서 일정 속도로 주행할 때 연비가 가장 좋다.

반면

• 정체 구간
• 잦은 가감속
• 저속 운전

에서는 연비가 크게 나빠진다.

정유공장도 마찬가지다.

설비는 일반적으로 설계 처리량 근처에서 가장 효율적으로 운전된다.

처리량이 크게 감소하면 설비 효율도 함께 떨어진다.

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그래서 EII가 악화된다

EII는 다음과 같이 계산된다.

EII = Actual Energy ÷ Standard Energy × 100

숫자가 낮을수록 에너지 효율이 좋은 공장이다.

문제는 처리량이 감소하면 Actual Energy는 줄어들지만,

생산량 감소 폭만큼 줄어들지 않는다는 점이다.

결국 제품 1단위를 생산하는 데 필요한 에너지가 증가하게 되고,

EII도 악화된다.

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그래서 글로벌 정유사들은 '정상화 지표'를 함께 본다

실제 글로벌 정유사들은 단순 EII만 보지 않는다.

가동률 급감, 계획정비(Turnaround), 비정상 운전과 같은 영향을 제외하기 위해 다양한 Normalized EII, Utilization Corrected EII, Modified EII 개념을 활용하기도 한다. EII는 본질적으로 처리량, 공정 구성, 운전 조건의 영향을 받기 때문에 단순 숫자만으로 평가하기 어렵다.

쉽게 말하면

"공장을 정상적으로 돌렸다면 EII가 얼마나 나왔을까?"

를 추가로 보는 것이다.

그래야 실제 운전 효율 개선 효과와 외부 환경 영향을 구분할 수 있기 때문이다.

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세계 최고 정유사도 같은 고민을 한다

많은 사람들이

"세계 최고 정유사는 항상 최고의 EII를 유지할 것"

이라고 생각한다.

하지만 실제로는 그렇지 않다.

정유사의 EII는

• 처리량
• 정제마진
• 원유 구성
• 설비 정비 일정
• 계절적 영향

에 따라 변동한다.

그래서 글로벌 정유사들도 Solomon EII를 지속적으로 모니터링하며 에너지 효율을 관리한다. 일부 선도 정유사는 아시아·태평양 지역 1사분위(1st Quartile) 수준의 EII 유지 자체를 KPI로 관리하기도 한다.

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정유사의 진짜 경쟁력은 가동률이 떨어질 때 드러난다

호황기에는 누구나 좋은 실적을 낼 수 있다.

하지만 처리량이 감소하고 시장 환경이 악화될 때는 이야기가 달라진다.

이때

• Heater 효율 관리
• Steam System 최적화
• Cooling Tower 최적화
• Compressor 전력 절감
• 폐열 회수

와 같은 에너지 관리 역량의 차이가 나타난다.

결국 EII는 단순한 숫자가 아니다.

정유공장이 얼마나 효율적으로 운영되고 있는지를 보여주는 종합 성적표에 가깝다.

그래서 정유사들은 오늘도 EII 1점, 아니 0.1점 개선을 위해 노력하고 있다.

그 숫자 뒤에는 생각보다 훨씬 큰 생산비와 수익성이 숨어 있기 때문이다.

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