카본 블랙

대부분의 장비가 실패했던 공정에서 요구된 장기 신뢰성

 

☑️극한 공정 환경에서의 분진 모니터링 한계

카본 블랙 원료 생산 공정은 매우 가혹하고 까다로운 환경으로 알려져 있으며, 공정 온도는 최대 1400°F에 달하고 품질 제어를 위해 수분이 사용되며, SO₂로 인한 부식 문제도 발생합니다.

이러한 조건으로 인해 카본 블랙 공정은 계측기 적용 측면에서 가장 어려운 환경 중 하나입니다.

 

특히 분진 모니터링의 경우, 고농도의 미세한 흑색 분말로 인해 불투명도(opacity) 및 광산란 기반 장비의 정상적인 운전이 어렵습니다.

또한 카본 블랙은 높은 전기 전도성을 가지기 때문에, 전기적으로 절연된 상태를 유지해야 하는 센서 프로브를 사용하는 마찰전기 방식 및 기타 전하 측정 방식 장비에도 큰 제약이 됩니다.

 

한편, 미국 EPA는 관련 규제를 강화하고 있으며, 업계 전반에 걸쳐 단속 수준도 높아지고 있습니다.

이러한 배경에서 두 개의 카본 블랙 생산업체는 신뢰성이 낮은 분진 모니터링 장비로 인해 지속적인 문제를 겪고 있었으며,

예기치 않은 설비 정지, 센서 요소의 높은 보수 비용, 그리고 부족한 기술 지원으로 인해 운영 리스크가 증가하고 있었습니다.

이에 따라 규제 준수 확보와 운영 개선을 위해 선제적인 대응이 필요하였으며, 보다 신뢰성 높은 제품과 우수한 지원을 제공하는 공급업체로 Auburn이 추천되었습니다.

 

 

☑️전하 유도 기반 기술의 현장 검증

Auburn은 전하 유도 방식 프로브 기술이 카본 블랙 공정에 적합한 신뢰성 높은 솔루션이라고 확신하고 있었으나, 두 생산업체 모두 실제 공정에서 이를 직접 검증하기를 원하였습니다.

 

Plant A는 Auburn 장비를 경쟁사의 전하 유도 방식 장비 및 광학식 PM CEMS와 비교 테스트하였으며, 약 1개월의 초기 운전 이후 백하우스 필터에 인위적으로 누설을 발생시켜 배출 증가 상황에서 성능을 비교하였습니다.

Plant B는 장기 신뢰성 검증을 요구하였으며, 기존에 광학식 장비를 테스트한 후 부적합 판정을 내린 경험이 있었습니다. 이에 따라 Auburn 분진 모니터링 센서를 도입하여 기존 전하 감지 시스템과 1년 이상 비교 운전을 수행하였습니다.

 

기존 장비는 주간에서 분기 단위까지 다양한 주기로 세정이 필요하였으며, 고비용의 보수 작업도 빈번하게 요구되었습니다. 비교 테스트는 건조 드럼, 반응기, 메인 필터, 공정 필터 등 네 개의 주요 공정에 병렬 설치하여 수행되었습니다.

(건조 드럼 출구에 설치된 PS 10 센서가 안정적으로 운전되고 있으며, Auburn 엔지니어가 제어 장치 디스플레이를 확인하고 있습니다.)

 

 

☑️비교 시험을 통한 성능 및 신뢰성 검증 결과

 

Plant A

Plant A의 엔지니어링 테스트 팀은 만장일치로 Auburn 솔루션 도입을 권고하였으며, 이는 경쟁 장비 대비 우수한 성능뿐만 아니라 유지보수 부담 감소와 Auburn의 선제적이고 품질 높은 기술 지원이 주요 요인으로 작용하였기 때문입니다.

또한 광학식 시스템에 대해서는 “매우 정교하지만 설치가 복잡하고 비용이 높으며 유지보수 부담이 크고, 당사 설비에는 실용적이지 않다”고 평가하였습니다.

 

Plant B

Plant B에서도 시험 과정에서 유사한 응답 특성이 확인되었으나, 신뢰성 측면에서는 큰 차이가 나타났습니다.

 

특정 공정에서는 Auburn 시스템이 1.5년 이상 세정 없이 운전된 반면, 기존 시스템은 초기에는 주간 단위 세정이 필요하였고 이후에도 월 단위 세정이 요구되었으며,

나머지 세 개 공정에서도 Auburn 장비는 1.5년 이상 무세정 상태를 유지한 반면 기존 장비는 3~4개월마다 세정이 필요하였습니다.

 

또한 Auburn 프로브 센서에서는 별도의 보수 또는 교체 필요 징후가 전혀 나타나지 않았으며, 응답 특성 자체는 유사하였으나 Auburn은 더 높은 해상도와 저농도 측정 성능을 제공하는 것으로 확인되었습니다.

PM 100 PRO 시스템은 장비 상태를 자동으로 점검하고 EPA 자가 시험을 자동 수행하는 기능을 제공하며, 이를 통해 분진 모니터링 신뢰성을 한층 더 강화합니다.

 

 

☑️극한 공정에서 검증된 운영 안정성과 경제적 효과

Auburn 분진 모니터링 기술은 카본 블랙 공정과 같은 극한 환경에서도 안정적으로 적용 가능하며, 지속적인 배출 문제를 예방하면서 장비 유지보수 및 보수 비용, 그리고 예기치 않은 다운타임을 최소화합니다.

또한 Auburn의 B-PAC™과 FilterWARE™를 함께 적용할 경우 공정 최적화와 규제 대응 능력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 운영 측면에서 높은 투자 대비 효과를 기대할 수 있습니다.

아울러 선제적이고 전문적인 기술 지원을 통해 운영자는 핵심 생산 활동에 집중할 수 있으며, 전반적인 수익성 개선에도 기여합니다.