[공학저널 김하늬 기자] 최근 에너지관리시스템(EMS)은 에너지데이터를 취득하고 가시화하는 에너지 인프라의 역할을 하고 있다. 기후위기 및 탄소중립의 대응을 위한 수단으로 에너지효율이 중요해짐에 따라 EMS 인프라를 기반으로 하는 제조공정의 에너지 분석 기술에 대한 관심도 높아지는 추세다.
에너지 분석 기술은 제조공정에서 발생하는 에너지손실을 찾아, 최적의 상태를 유지하는 방법을 제시한다는 점에서 높은 수준의 에너지효율 향상을 가능케 하고 있다.
국내·외 제조공정의 에너지 분석 기술 개발은 초기 단계로, 향후 기술 고도화를 통해 설비 중심의 효율 향상 기술보다 4배 이상 높은 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다는 전문가의 의견이 있다.
국내에서는 대표적으로 한국에너지기술연구원 EMS연구실이 산업부문 제조사업장의 에너지효율 향상과 온실가스 배출 저감을 위한 기술 개발 및 현장 적용을 수행 중이다.
EMS연구실 김성일 책임연구원(사진)과 연구진은 뿌리 사업장을 대상으로 에너지·생산 통합 데이터 구축을 위한 설계기술과 데이터 기반 에너지 물리 모델을 개발하고 있다.
현재 개발 중인 ‘제조공정 에너지효율 솔루션’은 실제 공장의 생산 과정에서 시간, 공간에 따라 변동하는 에너지 사용과 손실 특성을 파악할 수 있는 것이 특징이다. 제품의 생산 품질을 만족하면서도 제조공정의 에너지손실을 줄일 수 있는 절감 방안을 찾고 사업장에 적용할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.
무엇보다 이러한 에너지효율 솔루션을 제조공정의 공간 DB에 기초한 3D 모델로 구현해 제조공정에서 발생하는 에너지손실 원인을 직관적으로 보여줄 수 있도록 한 것이 장점으로 손꼽히고 있으며, 여기에 사용자 친화적인 UI를 적용해 의사결정자의 판단을 돕고 있다.
연구진은 최종적으로 에너지 다소비 공정을 대표할 수 있는 모듈형 효율솔루션을 구축하고, 이를 통해 적은 비용으로도 개별 제조사업장에 특화된 효율솔루션을 제공할 수 있는 체계를 구축하는 것을 목표로 연구를 수행 중이다.
김성일 책임연구원은 “현재 다수의 뿌리 사업장이 있는 인천 산업단지에 위치한 주조기업과 효율솔루션 개발을 위한 협업을 수행하고 있다”며 “본 사업장은 기존에 제조공정의 에너지데이터를 수집할 수 있는 FEMS가 구축됐지만 에너지 분석을 통한 효율 향상 기술이 부재한 상태로, 연구진은 생산설비를 교체하지 않고도 에너지를 절감할 수 있는 새로운 효율 향상 방식을 개발할 것”이라고 설명했다.
그는 이어 “기업은 사업장의 데이터를 제공하고 연구진은 데이터 기반 에너지 물리 모델을 통해 제조공정의 에너지손실을 분석하고 절감방안을 도출하는 산·연의 협업 연구를 수행하고 있다”며 “계획대로 연구가 진행되면 제조사업장 전체 에너지사용량의 7~8% 이상 에너지 절감을 기대할 수 있다”고 덧붙였다.
EMS를 포함한 에너지효율 기술의 보급‧확산은 에너지효율화 사업의 성장과 밀접한 연관성을 가지고 있다는 것이 기술 개발과 연구를 통해 증명되고 있다. 하지만 현재 국내 에너지효율 시장 상황은 좋지 못하다는 것이 업계의 생각이다.
정부는 지난해 6월 오는 2027년까지 국가 에너지효율 25% 개선을 위한 시장원리 기반 에너지 수요 효율화 종합대책을 수립한 상황으로, 산업부문에서 인센티브를 통한 에너지다소비 사업장의 효율 혁신이 본격화될 전망이다.
김 책임연구원은 “에너지공급자 효율 향상제도 의무화를 통해 한전·가스공사·지역난방공사 등 에너지공급자는 부여된 목표만큼 에너지사용기업의 효율 향상 지원을 의무화하고 있다”며 “에너지 수요 효율화 종합대책에서와 같이 대·중·소 기업 및 에너지공급자와 사용자의 상생협력을 바탕으로 효율시장이 확대된다면 효율기술의 발전과 보급이 촉진될 것이라고 생각한다”고 전했다.
