시멘트 산업

Baghouse 공정의 규제 대응과 운영 최적화를 동시에 달성한 적용 사례

 

☑️규제 대응과 생산성 사이의 운영 과제

시멘트 생산업체는 생산을 중단하지 않으면서도 EPA 규제를 준수해야 하며, 동시에 경쟁이 치열한 시장 환경에서 수익성 개선도 요구됩니다.

 

그러나 기존 Baghouse 센서와 제어 시스템은 대부분 기본적인 수준에 머물러 있어 공정에 대한 지능형 제어나 예방적 진단 정보를 제공하지 못하며,

이로 인해 필터 및 Baghouse 구성 요소에 대한 수동 점검이 필수적으로 수행되어야 합니다. 이러한 점검은 설비 정지를 유발하거나 정지 시간을 연장시키는 원인이 됩니다.

 

또한 스택에 설치된 기존 불투명도(opacity) 모니터는 규제 대응에는 사용되지만, 예방적이고 선제적인 배출 관리에는 거의 기여하지 못하는 한계가 있습니다.

 

 

☑️통합 모니터링 및 제어 시스템 도입

Buzzi Unicem USA는 운영 효율 개선과 함께 미국 EPA NESHAP 분진 배출 규제를 충족하기 위해, 세 개의 킬른 Baghouse 재구성 프로젝트 과정에서 적용 가능한 솔루션을 검토하였으며,

“여과 공정에서 발생하는 문제를 사전에 식별하고 운영자에게 전달할 수 있는 제어 시스템”을 목표로 설정하였습니다.

 

플랜트 매니저는 대규모 프로젝트 수행 경험과 기술 역량을 갖춘 공급업체를 요구하였으며, 기술력과 적용 경험을 바탕으로 Auburn을 선정하였습니다.

 

이를 위해 세 개의 Auburn B-PAC™(Baghouse Performance Analyzer & Controller)을 도입하였으며, 다양한 공정 센서, 통합 분진 모니터, 보조 제어 장치를 함께 구성하였습니다.

또한 현장 HMI용으로 FilterWARE™ 소프트웨어를 적용하였으며, B-PAC 시스템은 Ethernet/IP를 통해 IFix SCADA 시스템과 연동되도록 구성되었습니다.

 

Auburn은 전기 설계 및 문서화, 현장 설치 검토, 시운전, 교육까지 포함한 전반적인 기술 지원을 제공하였습니다.

 

B-PAC 시스템은 센싱과 제어를 긴밀하게 통합하여 지능형 차압 제어, 최적화된 여과 및 펄스 세정, 실행 가능한 진단 기능을 제공하며, 전하 유도 기반 분진 모니터링 기술을 통해 정밀한 배출 관리가 가능합니다.

 

운영자는 FilterWARE HMI를 통해 공정 변수, 진단 정보, 총 분진 배출량, 열(row) 단위 필터 누설, 펄스 작동 횟수, 에너지 사용량 등을 쉽게 확인할 수 있으며, 압력 및 세정 조건, 댐퍼 제어도 직관적으로 조정할 수 있습니다.

이를 통해 배출은 최소화하고 생산 효율은 극대화할 수 있습니다.

 

 

☑️운영 최적화와 유지보수 효율 향상

Buzzi Unicem USA는 해당 시스템 도입을 통해 다양한 운영 개선 효과를 확보하였습니다.

 

B-PAC™ 시스템은 생산성을 최적화하고 다운타임을 최소화하며, 고장 난 솔레노이드 및 펄스 밸브를 신속하게 감지하고 위치를 특정할 수 있도록 합니다.

또한 IntelliPULSE™ 기술을 통해 차압을 정밀하게 제어하고, 유입 조건 변화에도 안정적인 공기 흐름을 유지하며, 다중 구획 온라인 펄싱을 지원합니다.

 

이와 함께 압축 공기 사용량을 최소화하고 펄스 횟수를 줄여 필터 수명을 연장하며 배출을 감소시키는 효과도 제공합니다.

 

각 구획에 설치된 필터 누설 감지 시스템은 가시 배출 이전 단계에서 분진을 감지할 수 있으며, 개별 열 단위로 누설 위치를 정확히 식별하고 구획별 배출 데이터를 비교 및 분석하여 유지보수 계획 수립에 활용할 수 있습니다.

 

스택에 설치된 분진 모니터는 광학식 센서 대비 유지보수 요구가 1/4에서 1/10 수준으로 낮으며, 1 mg/m³ 이하의 저농도에서도 안정적인 감지 성능을 제공합니다.

 

FilterWARE™ HMI는 공정 가시성과 제어 수준을 높이고, 운영자의 상황 인지 능력과 유지보수 효율을 향상시키며,

Auburn의 현장 지원을 통해 신속한 생산 정상화와 운영자 교육이 이루어져 시스템 도입 효과를 빠르게 확보할 수 있습니다.

 

 

☑️시멘트 공정에서의 Baghouse 적용 구조

시멘트 제조 공정에서 여과 시스템은 생산성과 배출 제어에 핵심적인 역할을 수행하며, 킬른 외에도 원료 분쇄기(raw mill), 클링커 쿨러, 석탄 분쇄기(coal mill) 등 다양한 공정에 Baghouse가 적용됩니다.

또한, 물류 이송 과정 및 일반 분진 처리용 집진 설비도 함께 운영되며, 대형 Baghouse는 NESHAP, MACT 또는 주 규정에 따라 연속 모니터링이 요구되는 반면, 일부 소형 설비는 가시 배출 규제가 적용되지 않는 경우도 있습니다.

 

Auburn 솔루션은 이러한 규제 대응뿐만 아니라 공정 및 유지보수 측면에서도 추가적인 이점을 제공합니다.

예를 들어, B-PAC 시스템은 청정 공기 영역에서의 석탄 분진 축적이나 필터 간 분진 축적을 방지하여 석탄 분쇄기 화재 위험을 줄이는 데 기여할 수 있습니다.

 

또한 소형 집진기나 개별 구획에 대해서는 기본형 누설 감지기를 적용하여 수동 점검을 대체할 수 있으며, 모든 Auburn 장비는 Insight 또는 FilterWARE™와 같은 중앙 모니터링 시스템으로 통합 관리가 가능합니다.

 

 

☑️규제 대응을 넘어선 생산성 중심 운영 전략

본 사례는 Baghouse 공정에 대한 통합 진단 및 제어 시스템을 적용함으로써, 규제 준수뿐만 아니라 생산성 향상과 유지보수 효율 개선을 동시에 달성할 수 있음을 보여줍니다.

특히 지능형 제어, 실시간 진단, 저농도 분진 모니터링 기능을 결합하여 운영 리스크를 줄이고 공정 안정성을 높이며, 결과적으로 다운타임 감소와 비용 절감, 생산성 향상으로 이어지는 효과를 확보할 수 있습니다.