컴프레서 모터의 가변속 제어로 불필요한 에너지 소모 방지

수많은 산업용 장비의 에너지원으로 사용되는 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 되는데, 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 경우에는 압축공기 사용량과 관계없이 컴프레서가 정속으로 작동하고, 초기 기동 시간 지연 및 내구성 저하 문제로 인해 수시로 on/off 제어를 하는 것도 어려운 일이다. 때문에 압축 공기의 사용량이 거의 없는 상황이더라도 불필요한 에너지 소비를 감수하면서 100%에 가까운 출력을 유지할 수밖에 없는 것이다. 이러한 에너지 낭비 문제 해결을 위해 몇 년 전부터 국내 유수의 제조사들이 인버터 제어 방식 에어 컴프레서를 본격적으로 공급하기 시작했지만, 아직까진 장비 전면 교체에 따르는 비용적인 부담이 커 에너지 효율 문제만으로 에어 컴프레서를 교체하긴 어려운 실정이다. 

에어 컴프레서 기동 방식별 전력 소비량 비교

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 접목시켜 에너지 절감을 도와주는 외장형 에어 컴프레서 제어장치다. 현재 윤용 중인 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 작동시킴으로써 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있다. 또, 컴프레서의 정밀 제어를 통해 필요 이상으로 생성되는 2bar 이상의 라인 압력을 0.1bar 수준으로 최소화시켜 보다 효율적인 설비 구동이 가능할 뿐만 아니라, 라인 압력을 1bar 낮추는 것만으로도 약 5~7%의 에너지 절감이 가능하다. 

또, 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 수명연장까지 가능하다.

에어 컴프레서 기동 방식별 초기 기동 소비 전력 비교

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 현장이라면 최대 40% 이상의 높은 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다. 

두텍의 에너지 절감 제어장치 VSD+는 컴프레서 용량에 따라 30~350마력 대응 모델로 구성되어 있으며, 적용 장비의 특성에 맞춰 기본 설정을 커스터마이징 할 수 있도록 설계되어 있다.

에디터 I 김솔

(주)두텍 마케팅팀