요업

업종개요

요업

용융분야(유리제품생산)의 대표 제품군으로는 판유리, 유리섬유, 디스플레이용 기판유리, 병유리 제품으로 분류할 수 있다. 이 중 판유리 및 병유리 등 전통요업 분야의 생산량은 현재 정체되어 있는 상황인 반면, LCD 및 PDP 기판유리 제조업체 등 첨단요업 분야의 경우, 시장 규모가 2007년부터 2010년까지 매년 약 100% 성장세로 급속하게 증가하였다.
소성분야(요업제품생산)의 주요 제품군은 도자기, 내화요업제품, 비내화요업제품으로 분류할 수 있다. 이 중 내화물 및 타일 제조분야는 전통요업 분야와 마찬가지로 성장이 정체되어 있는 상황이지만, 내화물 제조업체 중 철강업체에 원료를 공급하는 포스코켐텍의 경우에는 철강 산업의 영향을 지배적으로 받고 있어 2007년부터 매년 5~20%의 성장세를 유지하고 있다.

세부공정
  • 1. 소성분야

    소성분야는 용융분야와 마찬가지로 크게 제품제조와 후 가공으로 구분되는데, 제품제조는 원료를 투입하여 요업제품을 생산하고, 후 가공부분에서 생산된 반제품을 가공하는 작업이 진행된다. 제품제조부분은 크게 8개 공정(분쇄, 1차 건조, 성형, 2차 건조, 표면처리, 소성, 검사, 포장 및 출하)으로 구성된다.

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  • 2. 용융분야

    용융분야 공정은 크게 원료를 배합하여 배치(Batch)를 구성하는 원료 배합(Mixing), 배합된 원료를 고온에서 녹여 액상의 유리물로 만드는 용융·용해(Melting), 유리물을 원하는 형태로 만드는 성형(Forming), 이후 제품을 서서히 냉각시키는 서냉(Annealing) 또는 건조(Drying)를 통해 성형된 제품을 경화시키는 공정으로 이루어진다. 원료 배합과 용융·용해 공정까지는 모든 용융분야 사업장이 대부분 동일하지만, 용융·용해 이후의 공정은 생산제품에 따라 달라질 수 있다.

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국내외 절감기술/방법
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1 산업용 로 압력제어 용융
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
4,498,000엔/년
.가열로 내부 압력이 높을 때 구멍을 통해 화염이 분출되는 것은 효율성 측면에서 바람직하지 않고 더 나아가 로 벽을 손상시키고
작업환경의 악화를 초래할 수 있으므로 로의 최적 압력을 구하기 위해 굴뚝 댐퍼 개방 조정을 필요하다.
.내부 압력이 외부 압력보다 낮을 때, 차가운 공기가 로에 빨려 들어가 내부의 온도를 떨어뜨리고, 필요한 온도를 유지하기 위해서
여분의 연료가 필요하며, 최적의 양을 버너에 공급된다하더라도 로 내의 과도한 연소 공기 양을 사용한다. 결과적으로 배기가스의
양 증가와 배기가스 손실을 증가시킨다.
.로 내의 압력분포는 수직 축을 따라 변경된다. 외부 및 내부 압력 차이는 로의 기초 높이에 따라 증가한다. 예를 들어 1000℃의
온도에서 높이 각 1m로 약1mmH2O에 의한 압력을 변화시킨다. 만약 로의 기초에서 구멍은 조리개로 간주된다면 압력이
0mmH2O 수준에서 그 수준 이상의 내부 압력이 증가하고 로 천장의 주변에서 많은 양의 화염이 분화되며 이 수준 아래에서
내부압력이 외부 압력보다 작고, 차가운 외부 공기가 로 내로 빨려 들어간다.
2 산업용 로의 단열재 개선 용융
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
568,000엔/년
.가열로나 열처리로와 같은 산업용 로 벽의 충분한 단열은 방사열을 최소화하는 것이 중요하다. 방사열(계산값)을 기준으로 한다.
로 벽 표면의 온도는 방사열을 줄이기 위해 낮은 온도로 벽 표면을 유지하는 것이 중요하다. 그러므로 열 전도성이 낮은 소재가 로
벽에 사용된다. 사용하는 재료는 온도 범위가 다른 것과 불규칙하게 로에 사용되는 열용량이 낮은 단열 재료에 대해 주목해야한다.
.최근 몇 년 동안 로의 절연 재료로 경량 단열 세라믹 섬유가 내화 벽돌 및 캐스터블 내화물을 대체해왔다. 세라믹 섬유의 특성은
다음과 같다. 1) 경량으로 기초 및 구조가 될 수 있다. 2) 낮은 열용량으로 불규칙적인 작업에서 열축적 손실을 줄일 수 있다.
3) 건조 및 예열의 필요성이 없어짐에 따라 공사 기간이 단축되어 설치가 용이하다. 4) 오랜 기간 동안 고온을 사용하는 경우
결정화에 이르는 동안 로 내의 가스흐름으로 인해 취성, 수축 및 필링이 발생한다.
3 용해로 폐열회수기를 이용한 흡수식 냉동기 설치 용해공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
136.1 toe/년 0.8 % 59.2 백만원 162 백만원 2.7 년 75.9 tC/년
[현황 및 문제점]
· 폐열회수기의 온수를 생산하여 겨울철 급탕용 및 난방용으로 이용하고, 현장 사용부하에 따라 추가 스팀보일러가 운전됨

[개선방안]
· 동절기와 하절기의 열원사용이 명확하게 구분되므로 하절기에 낭비되는 폐열 회수기의 온수를 이용하여 중온수흡수식 냉동기를 설치 가동함
· 중온수흡수식 냉동기의 냉열원을 이용해 기존 사무동에 설치된 팬코일을 이용하여 패키지 에어컨의 냉열원 공급을 대체하고,
각실의 냉방용으로 사용하여 전력 사용량을 감소시킴
4 유리용해로 단열 강화(2014년) 용해공정 다운로드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
228.7 toe/년 195.3 백만원 14 백만원 0.1 년 200.1 tC/년
[현황 및 문제점]
· 적외선 열화상 카메라 측정결과 유리용해로 측면 하부에서 높은 온도의 열이 방산되고 있어 많은 열손실이 발생됨

[개선방안]
· 유리용해로 측면 하부에 단열재(Cerakwool Hard Board)로 보온을 하여 방열손실을 줄임
· 내화물과 단열재(Cerakwool Hard Board)는 세라크울 본드를 사용하여 접착함
5 진공 가압 소결로 소성공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.로 내에 특수단열구조와 원통슬릿(slit) 발열체를 배치하고 로 본체는 승강 움직임을하는 상부로체, 처리물을 적재하는 하부로체로
이루어진다. 하부로체의 배기 관내에 상하동 자유자재인 저부 슬리브를 배치하고 처리지역에서 처리물 발생 가스를 직접 배기하는
구조이며 저부 슬리브를 탈지시, 소결시, 냉각시의 각 공정조건에 맞추어 상하이동 시키는 것으로 유효한 열처리를 실현한다.
.특수 단열재의 상부에는 승강이 자유자재인 가동 뚜껑이 있어, 이 가동 뚜껑도 각 공정에 맞춰 승강한다. 처리물의 투입 및 처리가
완료된 처리물을 꺼낼 때는 상부로체를 상승시켜 행하고 처리물 적재대에 어프로치는 삼차원에서 작업을 가능하게 함으로써 작업을
효율화 한다.
6 공업로 지능형 버너 시스템 소성공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
연료 : 19.7% 절약
.이 시스템은 로의 각 작업 조건하에서 컴퓨터를 사용하여 산업용 로에 설치된 연소가스 버너를 제어한다. 컴퓨터가 종합적으로
로 운전 조건 및 연소 조건을 제어하기 때문에 이 시스템은 “지능형 버너 시스템”이라고 한다.
.하나 이상의 버너가 산업용 로에 장착되어 있다면, 최적의 연소 조건은 설치된 버너의 위치에 따라 달라진다. 종래 로의 연소는
설정 로의 온도에 관계없이 특정 공기비율에서 작동된다. 그러나 이 시스템에서 각 버너는 공기의 비율이 컴퓨터에서 제어되므로
각 로의 설정온도를 지정할 수 있다. 이는 가장 적합한 연소 조건에서 작동시킬 수 있는 진화된 산업용 보일러 연소 제어시스템이다.
 - Master controller : 개별 연소 금액 설정 기능, 개별 공기 비율 설정 기능, 조합 설정 기능 등
 - Slave controller : 이것은 각 버너에 설치되어 복합적인 저감 시스템에 의해 설정된 제어 기능을 갖고 있으며, 온도/압력 보상
기능,일반/초과/냉각 모드 전환 가능 등을 갖고 있다.
# 참고 : 기본적으로 버너가 주입되는 원료 100% 연소 할 수 있는 구조를 가지고 있다. 따라서 여기의 ‘control’은 연소 및 연소
공기 공급 양 조절을 의미한다.
7 단열재 분무 가공 소성공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.세라믹 화이바 발포 분무제를 로 벽, 로 바닥 등에 분무하여 고단열성으로 에너지 저감효과
8 에너지 절약형 대형 muffle 소성로 소성공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.원재료에서 발생하는 유기용제 유해물질 등을 탈취로에서 탈취처리함과 동시에 재연소하는 열 재이용으로 에너지 저감효과 발생
.로 내의 연소배기 가스를 열풍 발생로에 보내어 순환 재가열하는 열 재이용으로 에너지 저감효과가 나타남
9 에너지 절약형 로내 코팅제 소성공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.H.R.C (산화 크롬), H.R.CⅡ(환원 산화 치탄), H.R.CⅢ(산화 실리콘)
.500-1650℃의 폭 넓은 온도 영역에서 에너지 절감 효과 있음
.승온 속도가 빠름
.수용성으로 무취, 무공해
.로 재 보호에 따른 로의 수명이 연장됨
.로 내 전체의 도포에 의한 복사열 균일화로 대상물을 균일하게 구울 수 있음
10 카운터 카트 가마 소성공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.세라믹 소성 용해로의 터널 가마에서 대차운반의 두 열차를 용해로에 설치한다. 서로 다른 방향으로 대차를 운송함으로써
한대차는 냉각과정에서 재료의 현열을 사용한 후 다른 대차가 건조와 재료의 예열을 위해 하소한다.
.소성로 열효율은 효과적으로 복구되어 향상됨. 실제 용해로에서 열전달 및 온도의 균질의 발전은 낮은 온도영역의 순환 팬과
연소가스의 분출로 인해 교반효과를 추구한다.
11 유리 고효율 용해로 및 성형 시스템 용융
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.소량 생산의 높은 혼합을 위하고 주로 크리스탈 유리 제품 및 붕규산 유리 제품을 제조하는 에너지 절약 유리 용해로 및 성형
시스템이다. 녹는 유리 재질(프릿), 템퍼링을 위한 연소 가열로뿐만 아니라 전기로 및 레이저 제어의 온도 제어를 위한 위상제어
사이리스터 등에 전기 용해로 적용은 안정적이고 지속적인 방식으로 가열로의 온도를 미세하게 제어하여 온도를 유지할 수 있다.
반면 원료를 자동 투입하는 유리 성형 공정에서 흡입 장치는 통의 유리 조각을 제거하고 로봇은 그것을 줍기 때문에 일관성 있는
자동 성형을 할 수 있다.
.고급유리 제품 제조에 적합하고, 크리스탈 유리와 붕규산 유리 제품을 제조하는 중소기업에 특히 적합하다. 전체 유리 제조공정의
에너지 소비 중 75%를 차지하는 용해부분에서 에너지 절약효과가 높고 이 전기용해로는 기존 전기로에 비해 에너지 30%를 절약한다.
12 유리 용해로용 산소 버너 연소 시스템 용융
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
.연소타입의 유리 용해로는 일반적으로 기본 공기 및 보조 공기와 C 클래스 중유를 사용한다. 연소로는 간접 용융 방식을 사용하여
작동하고 연소 복사열을 이용하여 유리를 녹이며 직접 중유와 함께 제공되는 기본공기(30℃)와 보조공기는 재생 챔버에서 사용되는
공기를 만든다. 연소되는 공기 대신에 산소가 중유와 함께 제공되는 경우 2400℃의 화염 온도를 생성하고, 반면에 공기를 사용하는
경우 약 1200℃의 화염온도를 생성함으로 연료의 사용은 60%로 감소된다. 산소 버너의 화염 길이는 버너의 용량에 따라 다르지만
복사열 효율이 크게 향상된다.(20 l/h에서 1.2m 달성 200 l/h에서 4.0m 달성) 그러나 공기 대신에 연소 산소를 사용하기 위해
산소 발생장치와 산소 버너 장치를 설치해야 한다. 연소 산소를 사용하게 되면 연료를 크게 절감하고 재생 챔버가 필요하지 않으며,
공기 방울을 대략 75% 감소시켜 제품의 품질이 향상되고, NOx 배출이 줄어드는 장점도 있다.
13 2nd 팬 급기승온(2014년) 용해공정 다운로드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
234 toe/년 202.5 백만원 150 백만원 0.7 년 206.6 tC/년
[현황 및 문제점]
· 급기공기는 2nd 팬으로 축열식 버너 하부로 공급하고 있으며 배기되는 공기의 온도는 560~600℃ 정도로 집진기 등을 통해
대기로 방출되고 있음
· 로 주변이나 배기공기가 고온으로 이를 이용한 급기공기의 승온없이 공급되므로 급기공기의 승온에 많은 에너지가 소모됨

[개선방안]
· 배기 연도하부에 온수배관을 설치하고 순환펌르를 설치하여 배기공기를 이용하여 온수를 생산함
· 2nd 팬 급기구 전단에 공기예열기를 설치하여 곱기 공기를 승온시킴
14 에어컨 흡입구 냉수열교환기 설치 용해공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
14.7 toe/년 0.1 % 6.4 백만원 21 백만원 3.3 년 8.2 tC/년
[현황 및 문제점]
· 급기공기는 2nd 팬으로 축열식 버너 하부로 공급하고 있으며 배기되는 공기의 온도는 560~600℃ 정도로 집진기 등을 통하여
대기로 방출되고 있음
· 로 주변이나 배기공기가 고온으로 이를 이용한 급기공기의 승온이 없이 공급되므로 급기공기의 승온에 많은 에너지가 소모됨

[개선방안]
· 배기 연도하부에 온수배관을 설치하고 순환펌르를 설치하여 배기공기를 이용하여 온수를 생산함
· 2nd 팬 급기구 전단에 공기예열기를 설치하여 곱기 공기를 승온시킴
15 워킹엔드에서 발생한 배기열 회수 용해공정
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
43.5 toe/년 0.3 % 36.6 백만원 87 백만원 2.4 년
[현황 및 문제점]
· 용해유리액을 제병기로 분배하기 위한 워킹엔드이며 버너로 가열되며 고온의 연소배가스가 그대로 공장내부로 방출되고 있음

[개선방안]
· 용해라인 워킹엔드의 배기가스가 방출되는 상부에 덕트를 설치하고 고온의 배기가스를 송풍기를 이용하여 외부로 방출함
· 신설된 배기덕트에 공기예열기를 설치하고 급기용팬을 이용해 실내공기를 공기예열기를 거쳐 승온된 공기를 생산현장 및
사무실로 공급함
16 폐열보일러 설치(2014년) 용해공정 다운로드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스저감량
564.4 toe/년 487.5 백만원 350 백만원 0.7 년 359.5 t/C년
[현황 및 문제점]
· 유리용해로에는 축열식 공기예열기를 설치하여 연소용 공기를 승온하여 공급하고 있으나, 축열식 공기예열기 후단의 배기가스
온도가 약310℃로 고온의 배기가스가 대기중으로 방출되고 있음

[개선방안]
· Main I.D Fan 후단에 폐열보일러(2ton/h)를 설치하여 배기가스 폐열을 회수하여 관류보일러 및 흡수식 냉온수기(난방),
온수보일러를 대체하여 가동함