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싸다고 막 쓰다간 거지꼴을 못 면한다!
 
에너지 효율 향상 특집
 
월간 기계기술기자 | 2015.11.02 | 2015년 11월호
 
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갑자기 웬 에너지 이야기냐고? 우리나라 산업용 전기요금은 싸다고 소문이 났는데 왜에너지 효율을 이야기해야 하는지 모르겠다고? 하지만 저렴한 산업용 전기요금에 대해 갈수록 따가워지는 눈초리와 세계적인 에너지 절약의 움직임 속에서 언제까지 마음 놓고 에너지 소비를 할 수 있을까? 앞서나가는, 그리고 꾸준한 에너지 효율 향상의 노력으로 친환경 기업의 이미지와 새로운 경쟁력 획득의 기회를 가져보는 것은 어떨까?에디터|Manufacturing 편집국
써도 너무 많이 쓰는 산업용 전기, 이대로 괜찮을까?
겨울이 다가오면 걱정되기 시작하는 문제 중 하나는 바로 전력난이다. 지난 2010년 이후, 거의 해마다 여름철과 겨울철에 심각한 전력난을 겪어왔다. 정부는 2013년의 부품 비리 사건으로 가동이 중단되었던 원전들에 대한 재가동 승인과 새로운 원전 준공으로 전력난 해소의 돌파구를 찾았다고 이야기하지만, 또 언제 어떻게 문제가 발생할 지는 알 수 없는 일이다. 그러나 이는 전력난의 근본적인 문제는 아니다. 근본적인 문제는 바로 과도하게 높은 에너지 사용량에 있다.
  2012년 국제에너지기구가 발표한 자료를 살펴보면 우리나라의 1인당 전체 전력 소비량은 OECD국가중 8위다. 주목할 것은 1인당 가정용 전력 소비량은 34개국 중 26위로 하위권에 자리했다는 것이다. 이말은 곧 산업용 전력의 사용량이 엄청나다는 이야기와 연결된다. 2010년 OECD의 발표에 따르면, 우리나라의 GDP 대비 산업용 전력 소비량은 전체 회원국 중 4위를 차지하고 있다. 우리나라보다 경제규모가 큰 미국이나 일본, 독일보다도 훨씬 높은 순위를 차지할 만큼 산업용 전력 소비량이 많은 이유는 무엇일까?
  산업용 전기요금이 싸기 때문이다. 일본이나 독일과 비교해서는 절반수준밖에 되지 않는다. 상황이 이러하다 보니 제조 원가에서 전력비용이 차지하는 비중조차 크질 않고, 어떠한 위기의식이나 부담감 없이 전력을 소모하는 것이다. 그러나 이제부터는 전력 사용에 대한 경각심을 좀 일깨워야 할 것 같다.
  세계적인 자원 고갈 문제나 CO2배출로 인한 환경 문제를 차치하고서라도, 우리나라 산업용 전기요금이 최근 몇 년간 큰 폭으로 인상되었다는 것은 무시할 수 없는 문제일 것이다.
  산업용 전기요금은 2011년에 각각 6.1%, 6.5%씩 두 차례 인상된 것에 이어 2012년과 2013년에도 비슷한 인상폭으로 여러 차례 인상되었다. 지금도 꾸준히 산업용 전기 요금 인상에 대한 목소리가 나오고 있는 상황에서 에너지 비용 상승에 따른 경쟁력 하락에 대한 걱정은 마냥 시기상조의 기우일 뿐일 수는 없다.
  이번 특집에서는 제조업 에너지 효율 향상을 위한 다양한 솔루션들을 소개한다. 절대 안 된다는 반발이나 제발 올라가지 말라는 허황된 기도처럼 전력 비용 상승 저지에만 매달리기보단 우리 회사도 위하고, 우리나라도 위하고, 우리 지구도 위하는 에너지 절약의 노력을 시작해보길 바라는 마음으로이 기사를 시작한다.
에너지 효율 향상 특집 – 에너지 절감의 첫걸음, 모니터링 데이터 측정을 통한 통합 에너지 관리 – 슈나이더 일렉트릭
수요자 중심의 에너지 관리를 위한 시스템
 
  안전 및 품질 관리, 유지보수 등 생산성 향상을 위해 제조 현장에서 이루어지는 다양한 활동. 그 때마다 빠지지 않고 등장 하는 개념이 바로 ICT(Information and Communications Technologies)다. 물론 에너지 관리에서도 예외는 아니다.
  2013년 정부는 ‘창조경제 시대의 ICT기반 에너지 수요관리 신시장 창출방안’을 발표 하고, 정책 방향을 공급 중심에서 수요관리 중심으로 전환할 것이라고 밝혔다. 우리나 라는 다른 나라에 비해 전기요금이 저렴한 편이다. 이에 따라 전력 소비는 물론 전력을 공급하기 위해 필요한 사회적 비용 역시 급격히 증가하고 있다. 2000~2010년 연평균 전력소비 증가율을 살펴보면, 미국이 0.7%, 일본이 0.2%, OECD 국가 평균이 1.0%로 나타난 반면, 우리나라는 5.3%를 기록했다.
  기존 ‘공급 중심’의 정책에서는 늘어나는 수요에 따라 공급을 확대했지만, 자원에는 한계가 있다. 따라서 수요를 합리적으로 줄일수 있게끔 에너지관리시스템(EMS), 에너지 저장장치(ESS) 등을 지원하는 ‘수요관리 중심’ 정책으로 선회하게 된 것이다.
 
 슈나이더 일렉트릭의 에너지관리시스템 ICT 기반 에너지관리시스템은 데이터 수집을 통해 낭비요소를 찾아 제거하고 각종 설비의 에너지 효율을 향상시킨다.
  ‘측정할 수 없으면 관리할 수 없고, 관리할수 없으면 개선할 수 없다’는 말이 있다. 이는 에너지 관리에서도 마찬가지다. 일단 전원을 끄고 보는 식의 에너지 관리에서 벗어나기 위해서는 모든 에너지원(WAGES- Water, Air, Gas, Electric, Steam)을 통합적으로 측정 및 관리하고, 각 에너지원에 영향을 미치는 요소들과 어떤 관계를 맺고 있는지 분석할 수 있어야 한다.
  이에 따라 슈나이더 일렉트릭은 효율적인 에너지 관리 방안으로 ‘에너지 관리 정보 시스템(EMIS, Energy Management Information System)’을 제시했다. EMIS는 건축물이나 제조 현장 등에서 사용하는 에너지를 상시 모니터링 시스템으로 측정하고 분석해 에너지를 절감하는 방법을 찾아내는 것이다.
  에너지관리시스템을 구축하기 위해서는 우선 전기 계측기와 전력품질 측정장치가 필요하다. 이들은 현장에서 발생하는 에너지 데이터를 ‘수집’하기 위한 장치다. 전력품질 측정장치는 전기 계측기와 달리 전력계통에서 발생하는 전력품질(순간전압의 강하및 상승, 고조파, 과도전압, 전압불평형 등)을 분석할 수 있어 전력계통의 신뢰성을 높일 수 있다. 계측기가 수집한 에너지 데이터를 시스템으로 전송하기 위해서는 게이트 웨이가 필요하다. 전송된 데이터는 에너지 관리 소프트웨어로 분석하고 모니터링한다. 이외에도 PLC, 인버터, 보안시스템, 전력 SCADA 등이 포함된다.
 
 에너지관리시스템 구축 사례 왼쪽 그림은 생활용품을 제조하는 Y사가 최대수요관리를 통한 에너지 비용 절감을 위해 슈나이더 일렉트릭의 EMIS를 구축한 사례다. Y사는 이미 전력감시시스템을 운용하고 있었다. 이 때 운용 중이던 시스템의 에너지 데이터를 배제하고 디지털 전력 미터를 새로 설치할 경우 기업 입장에서는 부담이 될 수 있다. 따라서 각 생산라인에 전력품질 측정장치를 설치하고 이를 기존 시스템과 연계했다.
  이를 통해 각 생산라인에 전기 계측기가 없거나, 설치된 계측기에 통신기능이 없어 에너지 사용량을 파악하지 못하는 등의 불편 함을 해소했다. Y사는 연간 80억 원의 전력 에너지 비용 가운데 1%인 8,000만 원을 절감하는 것을 목표로 하고 있으며, 지금은 에너지 대시보드 커스터마이징 작업을 추진하고 있다.
 
 에디터|송해영 | 일러스트|이정용
 
 도움 주신 분
 슈나이더 일렉트릭 코리아
 EcoBuilding 사업부 박정제 매니저
 www.schneider-electric.co.kr
에너지 효율 향상 특집 – 에너지 절감의 첫걸음, 모니터링 에너지 모니터링을 위한 PowerMonitor 시리즈 – 로크웰 오토메이션 코리아
한층 더 스마트해지는 에너지 관리
 
 더운 여름 날, 에어컨 전원 버튼을 누르려던 손가락이 멈춘다. 누진세는 걱정이 되는데 이번 달 전기 사용량은 알 길이 없고. 결국 리모컨을 저만치 밀어두고 만다. 하지만 자원을 효율적으로 활용하기 위해서는 ‘안 쓰는 것’만이 능사는 아니다. 자원의 사용량을 정확히 파악하고, 자원이 새어나가는 곳을 찾아 원인을 파악하는 것이 진짜 ‘절약’ 하는 법인 것이다.
 
 전력 사용량은 물론 전력 품질 측정까지
  로크웰 오토메이션의 PowerMonitor 시리 즈는 에너지 사용량 모니터링을 위한 하드 웨어 및 소프트웨어로 구성되어 있다. 사용 자는 전력 품질의 측정 여부나 설치공간 등의 조건에 따라 여러 모니터 제품 가운데 선택할 수 있다. 예를 들어 PowerMonitor 500은 적은 공간을 차지하고 온디바이스 LCD 디스플레이를 갖추고 있어 에너지 사용량을 손쉽게 확인할 수 있는 대신, 전력 품질 (sag/swell, 하모닉, 과도 전류) 측정 기능은 제공하지 않는다. 반면 PowerMonitor 5000 모델은 전력 소비량과 수요량, 역률은 물론 전력 품질 측정까지 가능하다.
  공장에서 배선을 최대한 배제하려는 노력은 모니터링 시스템에서도 찾아볼 수 있다.
  PowerMonitor W250은 무선 통신 네트워크 기능을 제공해 설치 비용과 시간이 적게 든다. PowerMonitor W250은 내장된 CT(변류기)를 통해 역률계 데이터를 무선으로 전송하며, 추가 구성품 없이도 PC 수신기가 계량 장비를 즉시 인식 및 연결할 수 있다. 또핵심 에너지 사용 요소를 정확히 찾아내는 다중 포인트 모니터링 기능을 제공해 에너 지를 한층 계획적으로 절약할 수 있다.
 
 에너지 인텔리전스를 위해
  공장 관리자가 에너지와 관련해 더 나은 의사 결정을 내리기 위해서는 유니트나 라인, 장비 등의 에너지 소모에 대한 정보가 필요하다. 이 때 전력 및 에너지 장비를 소스로 활용해 얻은 데이터를 의사 결정의 토대가 될 수 있는 ‘정보’ 형태로 가공하는 것을 가리켜 ‘에너지 인텔리전스(Energy Intelligence)’라고 한다.
  FactoryTalk EnergyMetrix는 PowerMonitor 제품이나 타사의 파워미터가 제공하는 에너지 데이터를 수집, 저장 및 해석하는 소프 트웨어다. 수집 가능한 정보는 에너지 사용 량, 흐름, 온도 및 압력 등으로 다양하며, 웹기반으로 제작되어 접근성이 높다. 또 사용 자는 EnergyMetrix 소프트웨어에서 알람을 생성하는 패러미터를 설정하고 에너지 사용 정도가 사용자가 지정한 수준에 도달할 경우 HMI나 메일을 통해 알람을 받을 수 있다.
  에너지 효율을 개선하기 위해서는 설비 전체의 에너지 정보가 필요하다. 그 정보로 공장 전체 운영에 대한 에너지 소비 기준을 설정하고, 소비에 영향을 끼치는 다양한 변수를 추적할 수 있는 것이다. 또 이러한 에너지 인텔리전스는 하나의 공장뿐만 아니라 다수의 공장을 둔 글로벌 생산 네트워크에도 적용할 수 있다.
 
 에디터|송해영
 
 도움 주신 분
 로크웰 오토메이션 코리아
 김유리 과장
 02-2188-4434
코어리스 권선방식으로 고효율 실현하는 DC 모터 – 맥슨모터 코리아
90%대 효율로 에너지와 생산성 모두 잡는다
 
 일반적인 DC 모터를 떠올려보자. 내부에 철심이 있고, 와인딩이 감겨있다. 여기에 전기가 들어가면 철심과 자기장이 만나 기계적 에너지를 발생시키고 모터가 작동되는 구조다. 가운데에 철심이 들어있다 하여 코어드모터(cored motor)라 불린다. 문제는이 코어로 인해 발생하는 대표적인 현상으로 모터 축을 잡고 돌렸을 때 불균일하게 돌아가는 코깅(cogging)이 일어난다는 점이다. 이 코깅에서 파생되는 여러 문제점을 해결하고자 등장한 방식이 코어리스 권선 방식이다. 코어가 없어진 권선방식에서는 모터의 수명, 성능 등에서 효율성이 평균적으로 2배 이상 상승하게 되는데, 이로 인해 에너지 효율이 높아지는 것은 당연지사다.
 
 코어리스 권선방식으로 90% 효율 달성
 모터의 핵심은 공급되는 전압의 힘을 최대한 그대로 뽑아내는 것. 예를 들어 전기 1을 넣으면 모터의 속도도 1이 나와야 한다. 그러나 일반적인 코어드 모터의 경우 코깅 현상 등이 발생해 공급되는 전압과 모터 사이에 편차가 발생하고, 평균적으로 50% 정도 에너지 손실이 일어난다. 좀 더 성능이 향상된 코어드 모터라 해도 전압의 최대 60~70% 만을 반영할 뿐이다. 이에 반해 코어리스 권선방식을 적용한 모터는 평균 80~90% 이상 에너지 손실을 방지하며 높은 효율을 구현할 수 있다. 소형 하이엔드 DC 모터 분야에서 독보적인 시장 입지를 형성하고 있는 맥슨 모터는 국제 특허를 획득한 맥슨 모터 만의 코어리스 권선방식을 자사 DC 모터 시리즈에 적용하고 있다. 특히 맥슨 DCX 시리즈는 90%대 효율을 자랑하며, 코깅 자체가 사라져 전원을 인가(印加)하지 않고 사람의 손으로 축을 돌려도 잘 돌아갈 만큼 부드럽게 구동된다. 또 모터가 앞뒤로 구동할 때 순간적으로 들어가는 관성의 힘도 매우 낮아져 빠른 가·감속이 필요한 상황 등에서 다이내믹하게 구동되는 등 다양한 장점을 지닌다.
 
 손실은 줄이고 수명은 늘리고
 ‘모터 수명’을 우선순위로 고려할 때도 코어 리스 모터의 장점이 적용된다. 코어리스 모터에서는 기존의 문제점으로 드러나는 전자기장 간섭, 관성모멘트, 인덕턴스, 토크리플(torque ripple), 과부하 등의 문제가 현저히 감소하므로 전반적으로 모터가 받는 충격이나 에너지 손실이 최소화되고, 이는 자연스럽게 모터의 수명 연장으로 이어지기 때문이다. 맥슨 모터의 경우 평균적인 조건에서 약 1,000~3,000시간, 이상적인 조건이 라면 약 20,000시간 이상 구동이 가능하다.
  효율적인 모터 수명이 요구되는 사례 중 하나로 체내에 삽입되는 인슐린 펌프가 있다.
  인슐린 펌프는 당뇨병 환자와 같은 대상이 주기적으로 인슐린 주사를 맞기 어려울 때, 체내에 이식한 주사기 역할을 하는 장치 안에서 인슐린을 공급하는 기기다. 체내에 삽입되는 기기는 이식 이후 별도의 전원을 얻을 수 없으므로 한정된 에너지를 효율적으로 사용하는 모터 배터리가 매우 중요하다.
  화성탐사성과 같은 우주항공 분야에서도 일정량의 에너지를 가지고 오래 구동하는 기술이 중요하므로 역시 모터의 에너지 효율적인 부분이 강조된다. 맥슨 모터는 이처럼 공간적으로 좀 더 작거나 한정된 에너지의 효율적인 출력이 필요한 우주항공, 의료 기기 산업 등에 특화되어 사용되고 있다.
 
 에디터|박진아
 도움 주신 분
 ㈜맥슨모터코리아
 세일즈 엔지니어링 T1 정준희 과장
 맥슨 서비스 센터 주재탁 연구원
  www.maxonmotor.co.kr
에너지 효율 향상 특집 – 제조업 에너지 소비의 주범, 모터의 에너지 효율 개선 에너지 효율 높이는 전동기&인버터 – 현대중공업
어마어마한 전동기 전력소비, 어떻게 해결할까?
  동력을 필요로 하는 모든 기기에 필수적으로 적용되는 전동기. 이 전동기 중에서도 70% 이상의 실제 보급 비중을 차지하는 3상 유도전동기의 경우에는 국가 전체 에너 지의 15%, 총 소비 전력의 45% 이상을 차지하고 있다. 상황이 이러하다 보니 정부는 산업용 전력 수요의 효과적 관리를 위한 전동기 최저소비효율제도를 2008년부터 진행해 오고 있으며, 2015년부터는 단계적으로 프리미엄 전동기의 생산과 판매를 의무화하고 있다. 세계적으로도 전동기에 대한 에너지 효율 규제가 갈수록 강화되고 있는 추세다. 미국과 캐나다는 이미 2011년부터 프리 미엄 전동기의 생산 및 판매를 의무화하였 으며 EU, 일본, 중국, 인도 등에서도 자체적인 규정을 통해 전동기의 에너지 효율 향상에 힘쓰고 있다.
 
 현대중공업의 프리미엄 전동기
  국제전기표준회의(IEC)는 전동기 효율 등급을 규정하는 규격인 IEC60034-30을 제정하고 IE1~IE4의 네 가지로 등급을 분류하고 있다. 프리미엄 전동기란 IE3급에 해당하는 것으로, 정부가 국내 업체의 경쟁력 향상 및에너지 절감을 이유로 현행 IE2급이던 최저 소비효율기준을 IE3급으로 상향하겠다는 계획을 발표한 후 최근 몇 년간 프리미엄 전동기에 대한 업계의 관심이 지속적으로 높아지고 있다.
  이에 따라 현대중공업에서도 본격적으로 프리미엄 전동기 공급에 나서고 있다. 현대 프리미엄 전동기는 다양한 손실저감 기술을 통해 전동기의 효율을 높이고 있다. 권선및 도체 단면적 증대, 순도 높은 동선 사용 등으로 도체 저항을 줄여 전동기 작동 시 발생하는 손실 중 가장 큰 비중을 차지하는 1, 2차 동손을 저감시켰다. 얇은 강판과 저마찰 베어링 사용을 통해 기계마찰손을 저감 시켰으며, FEM 해석을 통한 고조파 철손 및표류부하손 저감 설계도 이루어졌다. 이 같은 손실 저감을 통해 절연 및 베어링의 수명을 증가시켜 전동기의 운전수명 문제를 개선함은 물론, IE2급 고효율 전동기에 비해 에너지 효율도 약 1.6% 향상시킴으로써 전력비 절감을 도와준다. 1~2년 정도면 초기 투자비를 회수할 정도로 경제적인 솔루션인 프리미엄 전동기는 가동률이 높은 현장 일수록 에너지 효율에 대한 효과를 톡톡히 얻을 수 있다.
 
 에너지 절약 위한 전동기 속도제어
 이러한 고효율 전동기를 적용하여 에너지를 절감하는 방법 외에, 전동 기의 교체 없이도 큰에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 방법이 있다. 바로 인버터를 활용하는 것이다. 산업용 유도전동기의 속도제어를 목적으로 사용하는 인버터는 최근 환경문제와 관련한 정부 및 기업의 에너지 절약 정책 수립이 활발해지면서 에너지 절감의 수단으로 주목 받고 있다.
  인버터는 고정된 속도로 작동하는 전동기에 전압과 주파수를 가변하여 공급함으로써 상황에 따라 최적화된 속도를 구현할 수있도록 해준다. 이를 통해 생산성 향상, 품질 향상, 유지보수성 향상, 환경 개선과 함께 에너지 절감의 효과를 얻을 수 있다. 한전에서 제공하는 고정 주파수를 그대로 사용하는 것이 아니라, 부하에 따라 주파수를더 낮은 값으로 변환시켜 회전 수를 제어하 면서 그만큼 구동 전력 소비를 줄일 수 있는 것이다. 특히나 사용되는 동력의 양이 회전 속도의 3승에 비례하는 팬, 펌프, 블로어 등에 인버터를 적용할 경우에는 회전수 제어에 따른 에너지 절감 효과가 더욱 극대화 되어, 60Hz 정도의 주파수를 50Hz로만 낮춰서 운전해도 40% 이상 전력 절감이 가능하다.
  현대중공업의 N5000 고압인버터도 농형 유도전동기의 속도제어 및 에너지 절감을 목적으로 개발된 솔루션으로, 입·출력단의 Clean Power 실현으로 각종 손실을 줄이고 효율을 높인 것이 장점이다. 저압인버터를 멀티레벨 방식으로 배치하여 서로 위상차가 다른 전원을 공급하고 펄스를 다중화하면 별도의 고조파 필터나 사인웨이브필터 없이도 입·출력 품질을 향상시킬 수 있다.
  별도의 필터가 필요하지 않다는 것은 여러모로 추가적인 이점을 제공하기도 한다. 우선, 부가적으로 장착되는 장치가 없기 때문에 공간이 절약되고 유지보수가 간편하다. 여기에 필터나 출력 변압기 없이 전원과 전동기에 인버터가 직접 연결됨으로써 97% 이상의 높은 시스템 효율을 달성하고 있으며, 0.95 이상의 높은 전원 역률까지 제공하고 있다.
  이외에도 유지보수가 간편한 모듈화 구조, 고유의 속도 센서리스 벡터 제어 방식, 조작과 모니터링이 쉬운 전면 터치 오퍼레이터 등 여러 특징을 가진 N5000가 포함되어 있는 현대중공업의 N-Series 인버터는 저압부터 고압까지 다양한 라인업을 자랑한다.
 
 에디터|김솔
 
 도움 주신
 분현대중공업
 전기전자시스템사업본부
 최용욱 차장, 김종서 과장, 계현철 사원
 www.hyundai-elec.com
에너지 효율 향상 특집 – 제조업 에너지 소비의 주범, 모터의 에너지 효율 개선 에어 컴프레서를 위한 에너지 절감 제어장치 - (주)두텍
컴프레서 모터의 가변속 제어로 불필요한 에너지 소모 방지
 
  수많은 산업용 장비의 에너지원으로 사용 되는 압축공기를 생산하는 주요 설비인 에어 컴프레서는 대부분의 현장에서 설비가 가동되는 동안 정지 없이 가동된다. 대용량 모터를 기반으로 구동되는 것이기 때문에 에어 컴프레서를 지속적으로 가동시킬 경우 매우 많은 전기 에너지를 소모하게 되는 데, 생산 시설 전체 에너지 비용의 30%가량을 차지할 정도다.
  HAVC&R 제어 장치 전문 기업인 두텍은 이처럼 전력 소비가 심한 에어 컴프레서의 에너지 효율 향상을 위해 에어 컴프레서 에너지 절감 제어장치인 ‘VSD+’를 개발 및 공급하고 있다.
 
 Y-△ 방식의 단점 보완하는 VSD+
 기존의 에어 컴프레서는 대부분 효율성이 낮은 Y-△ 기동방식을 사용하고 있다. Y-△ 기동방식의 에어 컴프레서를 사용할 경우 에는 압축공기 사용량과 관계없이 컴프레 서가 정속으로 작동하고, 초기 가동 시간 지연 및 내구성 저하 문제로 인해 수시로 on/ off 제어를 하는 것도 어렵다. 때문에 압축 공기의 사용량이 거의 없는 상황이더라도 불필요한 에너지 소비를 감수하면서 100%에 가까운 출력을 유지할 수밖에 없는 것이다. 이러한 에너지 낭비 문제 해결을 위해몇 년 전부터 국내 유수의 제조사들이 인버터 제어 방식 에어 컴프레서를 본격적으로 공급하기 시작했지만, 아직까진 장비 전면 교체에 따르는 비용적인 부담이 커서 에너지 효율 문제만으로 에어 컴프레서를 교체 하긴 어려운 실정이다.
  하지만 기존의 에어컴프레서를 그대로 사용하면서 에너지 절감을 가능케 할 방법은 있다. 그 방법 중 하나가 바로 VSD+의 적용이다. VSD+는 인버터를 활용한 모터의 가변 속도 제어 기술을 에어 컴프레서에 접목 시켜 에너지 절감을 도와주는 외장형 에어 컴프레서 제어장치다. 현재 운용중인 에어 컴프레서에 VSD+를 적용시켜 컴프레서 모터의 속도를 가변적으로 제어함으로써 효율성을 높여준다.
 
 다양한 에너지 절감 요소
 VSD+는 압축공기 저장탱크에 정밀 디지털 압력센서를 설치하여 압축공기 수요량을 실시간으로 파악하고, 그 정보를 기반으로 인버터를 통해 컴프레서 모터의 가변 속도를 제어한다. 압축공기 수요가 없을 경우에는 최저속으로 모터를 작동시킴 으로써 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수있다. 또, 컴프레서의 정밀 제어를 통해 필요 이상으로 생성되는 2bar 이상의 라인 압력을 0.1bar 수준으로 최소화시켜 보다 효율적인 설비 구동이 가능하며, 라인 압력을 1bar 낮추는 것만으로도약 5~7%의 에너지 절감이 가능하다.
  덧붙여 VSD+의 속도제어를 통해 에어 컴프레서가 소프트 스타트/소프트 스탑 방식으로 작동하기 때문에 기동 시에도 높은 전압이 불필요하며, 전류의 오버슈트(Over Shoot)에 의한 에너지 손실이 방지된다. 뿐만 아니라 급격한 작동을 없앰으로써 주요 구동부에 가해지는 충격 피로도가 감소하여 장비의 수명 연장까지 가능하다.
  VSD+를 통한 실질적 에너지 절감 효과가 어느 정도인지 살펴보자면, 스펙에 따라 계산했을 때 100마력 에어컴프레서에 VSD+를 적용한 후 8,000시간을 가동할 경우 연간 약 1,970여 만원 정도의 전력비용을 절약할 수 있다. 무부하 운전 시간이 길거나 부하 및 무부하 운전이 빈번히 교차되는 현장 이라면 최대 40% 이상의 높은 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.
  두텍의 에너지 절감 제어장치 VSD+는 컴프 레서 용량에 따라 30~350마력의 대응 모델로 구성되어 있으며, 적용 장비의 특성에 맞춰 기본 설정을 커스터마이징 할 수 있도록 설계되어 있다.
 
 에디터|김솔
 
 도움 주신 분
 ㈜두텍 나용진 대리
 www.dotech21.com
 031-495-3767
에너지 효율 향상 특집 – 에너지 절감 요소 장착으로 경쟁력 높인 장비들 에너지 절감 요소 장착으로 경쟁력 높인 장비들 - 남선기공, 스투더, 한국트럼프지엠비에이취
에너지 소비가 최적화된 제조를 위한 4단계는? 스투더 연삭기 전문 업체 스투더는 효율적인 에너지 효율이 높게 설계된 부품들을 이용하지 사용을 위한 ‘4 BlueSteps’를 발표하고,여 기계 구성품(Machine Components)부에너지 절감은 물론 비용까지 절약할 수터 에너지 효율을 최적화하는 방법이다. 2있는 방법들을 총 4단계로 나누어 진행하 단계는 대기시간 관리다. 에너지 측정 장치고 있다.
 인 Standby Management는 시간대와 사용 1단계는 명확한 기술 표준을 따르고, 에너 자별로 에너지를 어느 정도 소비했는지 시각적으로 보여준다. 이를 통해 에너지를 목적에 맞게 사용하여 사용량을 줄이는 데기여한다. 3단계는 Studer Technology 소프트웨어를 통한 가공 최적화로 에너지를 절감하는 방법이다. Studer 소프트웨어에 서는 모든 연마 작업 값을 자동으로 제시 하고, 세팅 값의 모니터링 및 수정, 제조 생산품 당 에너지 비용 표시 등의 기능을 활용할 수 있다. 이 같은 결과로 연삭 가공 시간을 보통 25~50% 이상 단축할 수 있어 제조 생산품 당 에너지 비용은 낮추고 기계 활용도는 높일 수 있다. 마지막 4단계는 EE4C 시스템을 이용한 최적 설계 방법이다. EE4C는 제조생산품 당 생산에 필요한 에너지 값을 계산해 견적 단계에서부터 기계와 부품 구성 설계를 최적화할 수 있다.
 
 에디터|박진아
 
 CO2레이저 장비의 에너지 효율성 향상 한국트럼프지엠비에이취 레이저 절단 장비 업계에서도 에너지 효율 향상은 꽤나 흥미로운 관심사다. 파이버 레이저 장비의 보급률이 나날이 상승하는 것도 그와 무관하지 않다. 파이버 레이저 장비는 CO2레이저 장비에 비해 빠른 가공 속도는 물론, 같은 출력대비 약 60%의 전기 에너지 감소 효과를 제공하기 때문이다. 그렇다고 CO2레이저 장비에 대한 요구가 시들해 졌느냐 하면 그건 절대 아니다. 아직도 CO2 장비가 더 높은 시장 점유율을 차지하고 있는 상황이고, 이에 장비 제조 기업들도 CO2 장비 고객을 위한 에너지 효율성 향상 방안을 다각도로 고안하고 있다.
  레이저 솔루션 전문 기업인 트럼프는 최근 TruLaser 5030 시리즈에 변화된 냉각장치를 적용시킴으로써 에너지 절감 효과를 거두었다. 레이저 발진 과정 중 내부에서 발생 되는 높은 열은 레이저 품질에 영향을 줄 수있기 때문에 적정 온도로 냉각시켜 일정한 온도를 유지해줘야 한다. 기존의 냉각 시스 템은 전체 시스템을 낮은 온도로 식혀주느라 많은 전력이 소비되었지만 새로운 냉각 시스템은 꼭 필요한 부분만 출력 손실 없이 작동할 수 있도록 설계되어 수냉식 시스템을 줄이고 공냉식 시스템을 추가하여 이전 보다 30% 이상 전력 소모를 줄여준다.
  CO2장비 에너지 효율 향상을 위한 노력은 최근의 일은 아니다. 이미 5년 전부터 레이저 발진기 TruFlow에 대기모드 자동 전환 기술을 적용하여 장비 구동이 멈춘 시간 동안의 불필요한 에너지 소모를 방지하는 한편, 칠러의 가동 단계를 세분화하여 더정밀하게 제어함으로써 열 발생 정도에 따라 필요한 만큼의 에너지 소비를 할 수 있게 해준다.
 
 에디터|김솔
 
 도움 주신 분
 ㈜남선기공 해외영업팀
 정창욱 대리
 
 DKSH코리아 기술영업부
 김영재 과장
 
 한국트럼프지엠비에이취㈜
 김동우 부장
에너지 효율 향상 특집 – 에너지 절감을 도와주는 부품 및 주변장치 에너지 절감 토탈 패키지 솔루션 – 한국훼스토
빈틈 없는 에너지 절감을 위해서는?
 
 10평짜리 방이 있다. 너무 더워 에어컨을 사려고 한다. 구매 비용이나 에너지 비용을 생각한다면 적당한 미니 에어컨이나 벽걸이 에어컨을 들여 놓으면 된다. 그런데 30평 면적까지 커버하는 스탠드 에어컨을 도입한다면? 엄청난 비용 손실이 발생할 것이다. 에어컨 가격도 가격이지만 장기적으로 괜한 에너지 낭비가 되기 때문이다.
  제조 분야에서도 이런 경우가 있다. 공장 환경, 가공 조건에 맞는 최적의 장치나 시스템을 구축해야 하는데 그렇지 못해 에너지 비효율이 발생한다. 공압 측면에서 보면 사이 즈나 디자인에 대한 부분이 에너지 효율과 연결된다. 실린더나 컴프레셔 등이 용도에 맞게 최적화된 사이즈로 적용되지 못해 에너지를 낭비하게 되는 것이다.
  물론 이 외에도 압력, 유량, 튜브 길이, 무게, 누기 등 에너지 비효율과 관련되는 여러 요인(에너지 효율 측정 지표)이 있다. 이렇게 다양한 요인을 고려하여 그에 알맞은 장치를 도입하고 시스템을 구축해야 한다. 그러나 시스템 설계 시 경험에 의존하는 경우가 많아 이를 간과하게 되고 에너지 비효율, 결국 장기적 비용 손실로 이어진다.
 
 에너지 절감, 장치 하나로 되는 것 아냐
 이에 훼스토에서는 에너지 절감을 위한 토탈 솔루션을 제공한다. 단순히 에너지 절감을 위한 부품만 제공하고 끝나는 것이 아니다. 제품은 물론 관련 소프트웨어, 컨설팅, 교육, 서비스 등 포괄적으로 솔루션을 제공 한다. 빈틈 없는 에너지 절감을 위해서는 그만큼 고려해야 할 것이 많기 때문이다.
  실린더의 에너지 비효율을 점검하고 최적의 실린더를 적용해야 한다고 치자. 이 경우 우선 훼스토에서 제공하는 시뮬레이션 툴을 이용하여 에너지 효율 측정 지표에 해당하는각 요소들에서 얼만큼의 비효율이 발생하고 있는지 점검한다. 그 후 적용 환경과 조건에 맞는 최적의 제품을 찾아 적용하는 것이다.
  훼스토는 제품별로 이러한 장비의 에너지 소모량을 계산하는 툴과 에너지 절감에 최적인 사양의 제품을 찾아주는 툴을 함께 제공한다. 이에 특정 제품을 적용할 때 해당 툴을 이용하여 정확한 진단과 최적의 솔루션 도입이 가능하다. 또 이 과정에서의 컨설팅과 교육까지 이루어지므로 에너지 절감에 관한 완벽한 솔루션을 제공받을 수있다.
  물론 서비스뿐 아니라 신뢰성 있는 제품도 제공한다. 대표적으로 에너지 모니터링 및절감 솔루션인 MS-E2M을 들 수 있다. 이는 에너지를 절감하고 중앙에서 항상 최적 화된 압력 조절을 수행하는 장치다. 유량 센서와 압력센서가 내장되어 있어 유량, 압력, 누기 등을 상시 탐지하여 에너지 비효율을 방지한다.
  또한 2/2way 차단 밸브가 내장돼 있어 기기 자체적으로 장비가 운영되지 않는 시간이나 위급상황에 압축공기를 자체 차단하여 에너지를 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
  이외에도 프로피버스(ProfiBus)통신 방식으로 원격지에서도 유지보수와 압력 조절 파라미터 설정이 가능하다. 이로써 에너지 비효율을 개선하고 장비가 효율적으로 가동될 수 있도록 한다.
 
 피할 수도, 미룰 수도 없는 에너지 절감
  이러한 토탈 솔루션의 신뢰성은 2009년 독일 바덴-뷔르텐베르크(Baden- Wurttemberg) 환경부의 환경기술상 (Environmental Technology Award)을 수상한 것으로 검증돼 있다. 이 환경기술상은 자원 효율과 환경 보호에 지대한 영향을 미친 기술 제품에 수여된다. 훼스토는 제품은 물론 컨설팅, 서비스 등 전체적인 에너지 세이빙 능력을 평가 받아 수상한 것이다.
  독일을 비롯한 유럽 지역은 특히 에너지에 대한 민감도가 높다. 이러한 독일 정부에서 주관하는 상을 수상했다는 것은 그만큼 엄격한 기준을 만족했다는 방증이 된다. 또에너지 절감에 대한 요구와 법규가 더 엄격 해진 현재에 비해 관심도 규제도 상대적으로 그 정도가 덜했던 시기(2009년)의 수상은 그만큼 에너지 절감 측면에서 선두적 역할을 했다는 것이기도 하다.
  물론 우리나라는 독일처럼 엄격한 규제와 인식을 갖고 있지는 않다. 에너지 비용도 상대적으로 비싼 편은 아니다. 그렇다고 에너지 문제에 손 놓고 있어야 한다는 것은 아니다. 에너지 고갈 문제는 더 심각해지고 이에 따라 세계적으로 에너지 절감에 대한 요구는 더 엄격해질 것이다. 당장 공장을 다 바꿔 획기적인 무언가를 이뤄내자는 얘기가 아니다. 하나씩 시작하자는 것이다.
  우리가 코드 하나 뽑고, 형광등 하나 끔으 로써 원전 하나를 줄이자고 캠페인 하듯 제조업도 마찬가지다. 컴프레셔 하나를 줄이는 것부터 시작해도 꽤 큰 비용 절감을 이룰 수 있다. 게다가 글로벌 비즈니스가 늘어 나는 만큼 유럽의 엄격한 규제를 맞춘 제품을 만들어 수출하려면 그에 대응해야 할 수밖에 없다. 에너지 절감에 대한 요구는 결코 미룰 수도, 피할 수도 없다. 조금씩이라도 한걸음씩 시작해야 한다.
 
 에디터|김유리
 
 도움 주신 분
 한국훼스토주식회사
 이강은 팀장
 정근영 대리
 02-850-7275
에너지 효율 향상 특집 – 에너지 절감을 도와주는 부품 및 주변장치 에너지 효율을 높이기 위한 다양한 베어링 – 에스케이에프코리아
마찰과 함께 에너지 소비 줄이는 베어링
 
 공작기계 내부에는 스핀들, 모터, 기어박스등 수많은 회전체들이 있다. 이러한 회전체를 지지해 마찰을 줄여주는 것이 ‘산업의 쌀’ 이라고도 불리는 베어링이다. 회전체와 베어링이 닿는 면은 육안으로 보거나 손으로 만질 경우 무척이나 매끄럽다. 하지만 광학 현미경으로 들여다보면 두 면 모두 능선처럼 굴곡져있다. 이 때 별다른 조치 없이 기계를 가동할 경우 각 면의 튀어나온 부분이 맞부딪혀 저온용접이 일어나고 튀어나온 부분이 깎여서 날아간다. 이러한 파티클은 마찰면 사이를 돌아다니며 기계 손상을 앞당긴다. 또 궤도면의 요철은 기계 소음의 원인이 되기도 한다.
 이 외에도 마찰에 의한 피해가 더 있는데, 바로 에너지 손실이다. 양 손바닥을 맞대고 세게 비비면 금방 손바닥이 뜨거워진다. 이는 기계에서도 마찬가지다. 기계에 공급된 전력은 마찰에 의해 열에너 지로 바뀌어 날아가 버린다. 회전체와 베어링간 마찰을 줄이기 위해 서는 윤활유를 가장 먼저 떠올리겠지만, 성능이 뛰어난 베어링을 사용하는 것 역시 그에 못지 않게 중요하다.
 
 플랜지 접촉 최적화로 마찰 줄여
 베어링 및 윤활 시스템 전문업체인 SKF는 공작기계부터 풍력 터빈, 크레인 및 교량에 이르기까지 다양한 분야에 활용 가능한 베어링을 제공하고 있다.
  SKF의 베어링은 타입, 디자인, 크기에 따라 표준품, SKF 익스플로러 베어링, SKF 에너지 효율 베어링, SKF 초정밀 베어 링의 네 가지 성능 등급으로 나눌수 있다.
 그 중에서도 사출성형기나 제철 및 제강 기계 등에 활용되는 SKF 익스플로러 스페리컬 로울러 스러스트 베어링은 롤러와 플랜지 사이의 접촉을 최적화해 내부 마찰을 큰폭으로 낮췄다. 이에 따라 축 방향으로 걸리는 하중이 커지더라도 타사 베어링에 비해 마찰이 적어 베어링의 수명이 길어지고 에너지 효율을 높일 수 있다.
 
 에너지 효율 향상에 집중한 베어링
 SKF 익스플로러 베어링은 축이나 경 방향에 걸리는 하중이 무거울 때 효과적이다. 특히 SKF 익스플로러 스페리컬 로울러 스러 스트 베어링은 스러스트 베어링 가운데 가장 큰 출력 밀도를 가지고 있어, 높은 축 방향 및 경 방향 하중을 수용할 수 있다. 이에 따라 전체적인 베어링 배열에서 무게와 크기, 비용을 줄일 수 있다.
  하지만 부하가 낮은 제품에 베어링을 적용 한다면 SKF 에너지 고효율(E2) 베어링이 보다 효율적이다. SKF는 베어링의 역학구조와 케이지를 재설계해 표준 베어링보다 마찰 모멘트가 30% 이상 낮아진 SKF E2 베어 링을 선보였다. 미국과 EU에 있는 모든 산업용 모터에서 30% 가량의 에너지 모멘트가 절약된다면 이 때 발생하는 잠재적인 에너지 절감 효과는 연간 2,460억kWh에 이른다고 한다. 쉽게 상상이 가지 않을 정도로 엄청난 양의 전력이다.
  상단의 그래프를 살펴보면 분당 회전속도가 빨라질수록 기존 SKF 베어링에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나다는 사실을 알 수있다. 또 기계적 마찰을 줄일 경우, 에너지 절감뿐만 아니라 장비 수명과 운전 속도 최적화에도 영향을 미친다. 에너지 효율성과 유지보수, 생산성 향상 등을 함께 고려할 수있는 것이다.
 
 에디터|송해영
에너지 효율 향상 특집 – 에너지 절감을 도와주는 부품 및 주변장치 합성 윤활유 도입을 통한 에너지 절감 – 모빌코리아윤활유㈜
윤활유로 마찰은 줄이고 에너지 효율은 높이고 ‘장비를 열 받게 하지 않는 것’. 단도직입적으로 말하면 이것이 전력비를 아끼는 방법이다. 원리는 간단하다. 장비를 돌리려면 전기에너지를 동력에너지로 전환해야 한다.
 이 때 전기가 100% 동력에너지로 전환되면 가장 좋지만 여러 요인 때문에 불가능하다.
 그 대표적인 요인이 바로 ‘마찰’이다. 동력에 너지가 마찰에 의해 열 에너지로 손실되어 에너지 낭비로 이어지는 것이다.
  따라서 장비가 가동 온도가 높다는 것은 마찰로 인해 동력에너지가 손실되고 있음을 의미하므로 에너지 효율을 위해서는 마찰을 최소화해야 한다. 이 마찰은 금속접촉마찰(friction)과 유체내부저항(traction)으로 나뉘는데, 전자는 금속끼리 부딪히는 것이고 후자는 윤활유 내 분자끼리 부딪히는 것이다. 이 두 마찰을 효과적으로 제어해야 에너지 효율이 향상된다.
  이를 위해서는 좋은 윤활유를 적용해야 하지만 실상은 그렇지 못하다. 윤활유는 광유계 윤활유와 합성 윤활유로 나뉘는데, 국내 에서는 합성유의 성능 우위와 이를 통한 비용 절감 효과에 대한 인식이 알려지지 않아 대부분 광유를 쓰고 있다. 그렇다고 전부 합성유를 쓰라는 뜻이 아니다. 윤활유 선정시 설비 조건과 가동 환경을 고려하지 않고 단가에만 의존하여 윤활유를 결정함으로써 생기는 비효율을 개선하자는 것이다. 그렇다면 최적의 윤활유 선택이 에너지 절감을 비롯한 TCO(총소유비용)에 얼마나 큰영향을 미치는지 따져보자.
 
 광유? 합성유?
 우선 일반적인 광유와 합성유의 차이에 대해 알아보자. 윤활유는 베이스가 되는 기유 (base oil)와 조미료 같은 역할을 하는 첨가제(additive)로 구성되는데, 광유와 합성유는 태생적인 제조과정이 달라 기유에서 차이가 난다. 원유를 정제하여 오일을 만들때 광유계 윤활유는 증류탑에서 나오는 잔사유를 정제하여 만들고, 합성 윤활유는 에틸렌가스를 합성한 고분자기유를 조제하여 만든다. 세계적으로 널리 쓰이는 엑손모빌의 PAO(Poly Alpha Olefine)가 합성 기유의 대표적인 예이다.
 즉 광유는 ‘정제된 오일’이기 때문에 파라핀, 나프테닉, 아로마틱 등 여러 분자들이 섞여 있어 분자구조가 불균일하다. 반면 합성 윤활유는 ‘목적 만큼의 분자량(점도)으로 합성’되어 있어 분자의 크기가 균일하다. 이에 합성 윤활유는 광유계 윤활유보다 유체내 부저항(분자끼리의 마찰)이 덜 발생하여 에너지 손실이 최소화된다.
  합성유와 광유는 점도지수에서도 차이가 난다. 점도와 점도지수는 다른 개념인데, 점도가 점성의 정도라면 점도지수는 ‘온도에 따른 점도의 변화’를 일컫는다. 합성유는 광유보다 점도지수가 높아(온도 변화가 크더 라도 점도 변화가 적어) 극고온과 극저온에 서도 마모를 방지하는 일정 점도를 유지한다. 이로써 어떤 환경에서든 장비의 원활한 가동을 돕는 것이다.
  부가적으로 그 자체가 잔사(殘渣)된 기름에서 만들어지는 광유계 윤활유와 달리 합성 윤활유는 슬러지(산화퇴적물)가 잘 발생하지 않아 설비 효율이 개선되고 오일 사용 기간을 3배 이상 연장할 수 있게 된다. 게다가 칠러나 열교환기 등에 소요되는 투자비와 전기 비용을 아낄 수도 있다.
 
 좋은 합성유란?
 그렇다고 모든 합성유가 좋은 것은 아니다.
  마찰을 줄여주는 최적의 기유와 제조사 고유의 첨가제 기술이 접목된 합성유라야 한다. 즉 합성유에 요구되는 여러 성능이 균등 하게 조화를 이룬 합성유가 좋은 합성유다.
  그러한 합성유가 모빌의 Mobil SHC 600 시리즈인데, 그 성능에 대한 신뢰성은 여러 실제 상황에 적용한 실험에서 검증된 바 있다.
  모빌 연구소에서는 실험실 안에서의 실험이 아니라 장비 제작사 등과 협업을 통해 실제 상황에 적용한 테스트로 윤활유의 성능과 신뢰성을 검증한다. 그 결과는 윤활유 개발에 피드백되어 더욱 최적의 윤활유를 만드는 기반이 된다. 게다가 사람의 피검사와 같은 사용유분석서비스(시그넘)도 제공 하여 성능 좋은 윤활유를 더 오래, 효율적으로 사용할 수 있다.
 
 우리 공장에는 어떤 윤활유가 맞을까?
  합성유는 특히 가동 조건이 가혹하거나 핵심 설비에 추천된다. 예를 들어 기어박스, 공기 압축기, 베어링이 다수 포함된 순환 설비, 냉동기 등이다. 그러나 꼭 위와 같은 경우가 아니더라도 광유가 적용되는 부위에서 오일 교환 주기가 짧거나, 트러블이 자주 발생하거나, 높은 소비전력이 발생한다면 합성유를 적용하여 에너지 효율을 달성할 수 있다.
  또한 에너지 효율뿐 아니라 장기적으로 TCO(총소유비용)를 절감할 수 있다. 대표 적인 예로, 국내 한 화학섬유 제조업체에서 광유를 사용하다 기어박스 한 대에만 합성유(Mobil SHC 600)을 우선 도입하여 에너지 효율이 약 3.6% 향상됐다. 뿐만 아니라 노무비, 고장 발생 빈도, 오일 교체 비용 감소 등으로 연간 약 1천만 원의 비용을 절감 했다. 이에 운용중인 기어박스 24대 전체에 적용하면 연간 약 2억 4천만 원의 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
 
 에디터|김유리
 
 도움 주신 분
 모빌코리아윤활유㈜
 이한기 대리(hanki.lee@exxonmobil.com),
 하혜승 사원 장도영 부장
에너지 효율 향상 특집 – 가공공정 개선을 통한 에너지 절감 공구의 낮은 절삭 저항으로 에너지 절약 – 샌드빅 코로만트
공정 개선 기반으로 한 에너지 세이빙 프로그램 기계 가공에 대한 에너지 효율을 향상시키는 위해서는 설비 자체나 주변장치를 활용한 다양한 방법을 적용할 수 있는데, 절삭 공정을 개선하는 것도 아주 효율적인 에너지 절감 방안이 될 수 있다. 실제로, 세계적인 공구 전문 기업 샌드빅 코로만트는 절삭 공정 개선으로 전력 소비를 줄이는 ‘에너지 세이빙 프로그램’을 통해 일본 고객들에게 뜨거운 호응을 얻었다.
  지난 2010년, 동일본 대지진 이후 일본에서는 원전 가동 중단에 따른 심각한 전력난을 겪게 되었다. 이에 정부 차원에서 강력한 에너지 절약 정책을 내세우게 됨에 따라, 제조 업계도 전력 소비량 절감에 대한 압박을 받게 되었다. 전력 문제로 고민하고 있는 제조 업계를 위한 솔루션을 고민하던 와중에 샌드빅 코로만트가 시행한 것이 바로 ‘에너지 세이빙 프로그램’이다.
 
 에너지를 절약하는 최적의 가공법은?
 ‘에너지 세이빙 프로그램’은 절삭 가공 공정 개선을 통해 제품 1개를 가공하는데 필요한 전력량을 감소시키는 통합 솔루션이다. 샌드빅 코로만트가 제시하는 에너지 절약을 위한 공정 개선 방향은 크게 세 가지다.
 첫 번째는 가공 부하가 적은 공구를 활용 하여 장비가 소모하는 동력(전력)을 줄이는 방법이다. 날카로운 칼과 무딘 칼로 각각 사과를 깎을 때 힘을 안들이고 쉽게 깎을 수 있는 것은 어느 쪽일까? 당연히 날카 로운 칼이다. 공구도 마찬가지다. 날카로운 절삭날을 가지도록 설계된 공구는 절삭 저항을 줄이고, 그만큼 가공에 필요한 동력도 줄여준다.
 두 번째는 가공 시간을 단축하는 방법이다.
  절삭속도, 이송, 1회 가공량을 늘여서 절대 가공시간을 줄이는 것이다. 높은 절삭조건으로 가공시간이 줄어드는 만큼 전력이 필요한 시간도 줄어들고, 전체적인 전력 소모도 줄어들게 된다.
  마지막은 보다 작은 장비를 사용하는 것이다. 소형차보다는 대형차가, 소형가전보다는 대형가전이 더 많은 에너지를 소모하는 것이 일반적이다. 장비도 마찬가지다. 보통더 작은 장비는 더 적은 에너지를 필요로 한다. 최근 몇 년간은 소형 머시닝 센터의 성능이 급격히 발전했기 때문에, 소형 장비를 활용하여 전력 소비를 줄이면서도 충분히 만족할만한 성능으로 제품을 양산할 수 있다는 것. 샌드빅 코로만트는 ‘에너지 세이빙 프로그램’을 통해 이 세 가지 전력 소비 절감 방안을 효율적으로 구현할 수 있는 다양한 공구 솔루션을 제공하며 에너지 절감 문제로 골머리를 앓던 일본 제조업계에서 좋은 반응을 이끌어냈다.
 
 절삭부하 줄여주는 CoroMill 490 ‘에너지 세이빙 프로그램’이 시행되는 시점에 때맞춰 출시된 것이 CoroMill 490 밀링 커터다. 이 커터는 기존 커터와 비교해 가공 동력자체가 10~20% 정도 적게 발생하도록 설계된 것이 특징이다. 큰 경사각과 날카 로운 포지티브 절삭날을 기반으로 하는 새로운 설계를 적용하여 단위 소재 가공량당 절삭저항을 현저히 낮춤으로써 동력 소비를 줄인 것이다. 이 같은 성능 때문에 가공 속도를 10~20% 높여도 동일한 가공 부하로 가공할 수 있으며, 전체 가공시간 감소로 인한 전력 소비 절감의 효과도 얻을 수 있다.
 
 에디터|김솔
 
 도움 주신 분
 샌드빅 코로만트
 허인호 부장, 서진하 부장
  www.sandvik.coromant.com

 
TAG :  에너지효율
 
 
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