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반도체

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반도체 반도체는 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체로 나뉜다. 메모리 반도체가 아닌 반도체는 모두 시스템 반도체라 통칭하고 있다. 반면, 해외에서는 논리적인 연산을 수행하는 반도체칩이란 뜻에서 로직칩(Logic Chip)이라고 한다). 시스템 반도체는 비메모리 반도체 가운데 개별소자, 광학소자, 센서, 구동소자 등을 제외한 집적회로(Integrated Circuit, 이하 IC), 마이크로 컴포넌트(Micro Component) 등을 의미하며, 최근에는 다양한 기능을 집약해 단일 칩으로 만든 SoC가 광범위하게 사용되고 있다.
시스템 반도체는 연산, 제어, 전송, 변환을 수행하는 전자소자를 통칭하며, 컴퓨터의 CPU(Central Processing Unit, 중앙처리장치), 스마트폰의 AP(Application Processor) 등이 대표적인 시스템 반도체로, 가전제품, 통신장비, 산업장비 등 대부분의 전자기기에서 중추적인 역할을 담당하는 핵심 부품이다. 시스템 반도체는 전기전자시스템의 신호·정보·에너지 프로세싱(연산/제어/전송/변환 등) 기능을 단일 칩에 통합한 통합 SoC(System on a Chip)로 발전함으로써 경제성, 편의성, 생산성을 극대화라는 ‘다기능 융복합 반도체’로 진화하고 있다. 다기능 융복합 반도체는 다양한 기능을 가지는 시스템을 하나의 반도체에 집적하고, 소프트웨어와 융합하여 시스템의 고성능화, 소형화, 저전력화 및 스마트화를 주도하는 기술이다.
세계 시스템 반도체 시장은 인텔, 퀼컴 등 글로벌 대기업이 약 70%의 시장을 차지하고 있으나, 한국기업의 시스템 반도체 시장점유율은 3% 수준에 불과한 실정이다.

대표공정

반도체 주요공정 및 절감기술/방법의 대표공정

세부공정

  • 1. 준비(準備)공정 팝업보기

    준비단계는 Silicon 원석을 이용하여 웨이퍼를 제작하는 공정으로써, 세부공정으로는 단결정성장, 절단, 연마, 회로설계, 마스크제작, 세정, 검사 7단계로 구성

  • 2. 전(前)공정 팝업보기

    전(前)공정은 제조된 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 표면에 집적회로를 형성는 가공공정으로써, 8단계의 세부공정으로 구성

  • 3. 후(後)공정 팝업보기

    후(後)공정은 가공된 웨이퍼로 Chip을 제작하는 Package조립공정 및 Package를 Module에 부착하여 완전한 기능을 하는 제품으로 제작하는 Module조립공정으로, 6단계 공정으로 구성

국내외 절감기술/방법

시멘트 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 표입니다.
No. 사례명 세부공정 자료출처 다운로드
1 배관 구경의 변경 부품제조공정 (PCB) 일본 에너지절약센터
광업 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 상세표입니다.
절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
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  • [개선전]
    . NC천공기에 공급하고 있는 배관은 당초 50 A배관을 루프 시켜 압력저하에 대응

    [개선후]
    . 중압 컴프레서 도입 시의 NC천공기용의 배관을 설치할 때 125A의 배관으로 공급
    . 천공기의 가동 상황의 변동에 대해서 압력치가 변동하는 것이 없어져 안정된 생산이 가능해짐
2 프린트 기판용 NC천공기에 공급하는 에어의 개선 부품제조공정 (PCB) 일본 에너지절약센터
광업 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 상세표입니다.
절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
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  • 프린트 기판용 NC천공기에 공급하는 에어의 개선

    [개선전]
    . 현재 이 공장에는 프린트 기판용 NC천공기가 12대 정도 있고 여기에 각각 증압밸브가 부속되어 있었음
    . 설정치는 공장 내압력 0.6 MPa에 대해 0.75 MPa에까지 승압하여 천공기에 보내고 있었음
    . 압력의 가동 상황이 높기 때문에 2001년 11월에 카나가와 미와 압공(주)의 협력으로 천공기의 압축 공기 사용량을 조사하였는데
    당시 NC천공기가 13대로 22.47 m3/min의 압축 공기를 사용
    . 그 후 조사에서 증압밸브로 0.6 MPa의 압축 공기를 0.75 MPa로 증압할 경우 압축 공기 사용량은(에어 유량계 사용하여 조사)
    　- 통상의 NC천공기의 공기 사용량 : 600nL/min증압력밸브 사용시의 NC천공기의 공기 사용량 : 1800nL/min　
    　- 0.6MPa → 0.75 MPa로 되어 실제로 3배의 압축 공기 사용량인 것을 알 수 있었음

    [개선후]
    - 컴프레서 교체 계획 시 NC천공기 전용 중압타입의 컴프레서를 도입할 방향으로 검토하여 2002년 1월 최고 압력 0.9 MPa의
    컴프레서를 도입
    - NC천공기 전용의 에어 배관을 동시에 부설하여 공급 압력 0.75 MPa의 공급라인으로 NC천공기에 공급하였고 증압밸브는 철거
    - 이 결과 55 kw 컴프레서 1대(출력 7.5m3/min)로 최고 8대의 NC천공기를 가동시킬 수 있었음
    - 그 후 중압컴프레서를 추가로 1대 구입해 55 kW 컴프레서 2대로 12대의 NC천공기의 압축 공기를 공급할 수 있었음
    - 도입한 컴프레서는 모두 인버터 방식으로 2대 합계의 출력은 160%정도로 55kW 컴프레서 2대로도 여유있는 상황이 되고 있음
3 성형기 교체 전기 EJ 공통공정 (사출 공정) 일본 에너지절약센터
광업 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 상세표입니다.
절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
1,072,440엔/년 - - - - -

  • 유압 성형기에서 전동 성형기로 교체

    [개선전]
    　- 유압성형기는 금형 개폐를 유압실린더로 하는 구조로서 금형에 압력을 가할 때 유압장치에 전기가 필요하므로 소비전력이 높음
    　- 종래 성형기 히터는 노출이 되어 있어서 방열에 따른 에너지 손실이 발생

    [개선후]
    　- 종래 유압으로 동작하던 실린더를 AC 서브모터화한 전동식 성형기로 교체하여 성형공정 상의 소비전력을 절감
    　- 동일전력을 사용하여 부품을 성형한다면 성형개수를 늘이면 부품 1개당 사용하는 전력은 줄기 때문에 결과적으로 부품 1개당
    원단위는 내려감
    　- 유압 성형기에서 전동성형기 8대로 교체한 결과 연간 1,788MWh에서 연간 1,680MWh로 감소(연간 108MWh 절감 달성)
    　- 사출 실린더 히터를 단열재로 처리하여 열에너지 손실을 방지
    　- 종래에 비해 24%의 전력으로 부품을 성형할 수 있게 되었음
4 고효율 외기 처리 장치의 도입 공통공정 일본 에너지절약센터
광업 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 상세표입니다.
절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 2,276 천엔/년 - - -

  • 고효율 외기 처리 장치의 도입

    [개선전]
    . 제품의 고정밀화로 클린룸에의 의존도가 높아짐 → 공조 에너지는 증가 경향이 되어 공조 에너지 절감이 급선무
    . 열원측-냉각수 측 스케일 부착을 방지하여 고효율 운전을 목표
    . 외기 처리는 현재, 여름에는 제습 냉수 코일에 의한 과냉각 제습을 하고 있고 겨울은 가습 전기 히터에 의한 증기 가습과 재냉각을 하고있으나 에너지 손실이 발생

    [개선후]
    . 현재 외기는 직접 공조기에 거두어들여 리턴 에어와 혼합해 온도·습도 조정을 한 후 공조 에어로서 실내에 불고 있음
    . 외기의 계절 변동에 의해 실내 온도·습도가 변동하기 때문에 여름은 과냉각에 의한 제습 제어+가온, 겨울은 전기 히터에 의한
    가습 제어+냉각 제어 실시
    . 공조설비 제조업체와 필드 시험으로 외기에 직접 여름에는 냉각한 물을 겨울은 온도상승한 물을 샤워링하여 온도·습도 조정을
    행하는 웨트 에어외조기를 도입, 큰 절감 효과를 얻을 수 있었음
5 냉각수 설비 및 환기팬 운전설비 재검토를 통한 에너지 절감 공통공정 일본 에너지절약센터
광업 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 상세표입니다.
절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
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  • 냉각수 설비 및 환기팬 운전설비 재검토하여 에너지 절감

    .냉각수 설비가 과잉운전되고 있어서 바이패스 배관을 시공하고 이미 설치된 2번 냉각설비 배관과 3번 냉각설비를 교환. 2번 냉각설비를 정지하여 50kWh를 절전. 3번 냉각설비에 대해서는 냉각수 순환수 온도를 15도에서 25도로 올려 냉동기 부하를 저감하여 절전
    .현재 가동 설비와 팬의 가동상황을 조사하고 배기계통의 종류를 확인해 계통을 통합. 건물환기에 대해서도 현재 공조 환기로 대응가능하여 루프팬을 정지하여 33kWh 절전
6 냉각탑 물리처리장치 도입을 통한 비용 및 에너지 절감 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 14,675 천엔/년 - - -

  • 냉각탑 물리처리장치 도입을 통한 열교환기 스케일 부착 억제, 탈약품화 도모

    [개선전]
    . 2005년 공조용 냉열원을 중유 취흡수식 냉동기에서 터보 냉동기로 교체하여 중유 소비량이 감소하였으며 전력 사용량이 약 90% 수준임
    　- 전력사용량은 생산동력, 에어 전력, 공조 전력이 각 1/3 비율을 차지하여 전력량 억제를 위해 냉열원 기기를 중심의 개선 필요

    [개선후]
    . 물리처리장치(non 케미칼화)를 2001년부터 190RT 냉각탑 2대에 시스템 운영을 통해 열교환기 스케일 부착 억제, 열교환기
    약품 세정 불필요
    . 시스템1은 전기 전도도 관리 및 전기 분해(침지식)가 가능하여 스케일 부착 방지, 슬라임 및 박테리아 등의 번식 억제
    . 시스템2는 자기처리장치+여과기+전기 전도도 관리를 통해 스케일 부착을 방지하였고, 순환식 전기분해 장치를 통해 슬라임 및
    박테리아 등의 번식을 억제
    . 에너지 비용 감축 및 에너지 사용량 절감
    　- 수처리 약품 비용 10,400천엔/년 절감
    　- 열교환기 냉각수 회로 약품 세정비 2,500천엔/년 절감
    　- 스케일 부착에 의한 전력 로스 169,000 kWh/년(1,775천엔/년) 절감
7 에너지 공급 설비의 개선 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 전력 : 20,000천엔/년 ; 중유 : 10,000천엔/년 - - -

  • 공조 열원 중유 저감을 위해 공조냉수를 외기냉각하고 공조전력을 줄이기 위해 배관저항저감제를 투입하여 공조펌프 동력 절감

    [개선전]
    . 2001년도의 에너지 용도를 분석하면 전체의 55%가 공조나 에어 전력으로 소비되고 나머지 45%가 생산설비 전력이 되고 있음

    (개선후)
    . 에너지 용도로 약 16%를 차지하는 공조 열원 중유의 절감을 도모하기 위해 공조냉수를 외기냉각
    . 에너지 용도로 약 19%를 차지하는 공조전력을 줄이기 위해 배관저항 저감제를 투입하여 공조펌프 동력을 줄임
    . 생산설비 개선과 함께 2001년 대비 다음과 같은 효과를 얻음
    　- 전력 1,630천 kWh/년 (20,000천엔/년)
    　- 중유 350kl/년 (10,000천엔/년)
8 역지밸브 방식에서 전동밸브를 사용하여 열병합 효율 개선 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
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  • 역지밸브 방식에서 전동밸브를 사용하여 열병합 효율 개선

    [개선전]
    . 생산 설비 측에서의 증기 수요량에 대해 열병합발전 설비의 증기 공급능력이 충분히 있음에도 백업용 증기 보일러로부터 증기가
    생산 설비에 공급되고 있기 때문에 열병합 설비의 증기 발생이 줄어들어 열병합 종합효율이 저하
    . 생산설비의 증기 수요량보다 열병합 설비의 증기 공급 능력이 클 때는 후자로부터 나오는 증기는 역지 밸브의 기능에 의해 백업용 증기 보일러로 부터의 증기 유입을 멈추고 생산 설비측에 공급됨
    . 그러나 해당 생산 설비는 공정 성질상 열병합 설비 트러블에 의한 증기 공급불능 시에 백업용 증기 보일러가 증기 공급을 개시할
    때까지의 시간을 매우 짧게 하는 것이 요구되고 있었기 때문에 백업용 증기 보일러의 압력을 정상 증기 공급압 부근까지 상승하게 할 필요가 있었음
    . 그러한 상태에서는 역지 밸브의 출입구에 걸리는 차압이 감소해 역지기능이 되지 않아서 열병합 설비로부터의 증기가 백업용 증기 보일러로 유입해 증기 보일러가 운전할 수 없게 될 가능성이 있었음
    . 그 위험성을 회피할 수 있게 백업용 증기 보일러는 열병합 설비로부터의 증기가 유입되지 않게 압력을 올려 운전할 수 밖에 없고,
    그 결과 생산설비에 백업용 증기 보일러로부터의 증기도 공급되어 열병합 설비의 증기 발생이 감소해 열병합 종합 효율을 내리고
    있었음

    [개선후]
    . 백업용 증기 보일러가 가동되었던 원인이 역지 밸브에 있는 것이 판명되었으므로 역지 밸브 방식으로부터 전동 밸브를 사용해
    압력차이에 의해 제어하는 방식으로 교환
9 열원측 냉각수 회로의 스케일 부착 방지 대책 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 1,737 천엔/년 - - -

  • 열원측 냉각수 회로의 스케일 부착 방지 대책

    [개선전]
    .제품의 고정밀화로 클린룸에의 의존도가 높아짐 → 공조 에너지는 증가 경향이 되어 공조 에너지 절감이 급선무
    .열원측-냉각수 측 스케일 부착을 방지하여 고효율 운전 목표
    .현 재 : 스케일 방지스케일 부착방지제약 주처리+전도도 관리문제점：약 2~3년에 스케일이 부착하여 때마다 약품 세정 실시

    (개선후)
    -열원측 냉각수 회로의 스케일 부착 방지 대책
    -열원측 냉각수 회로의 스케일 부착 방지대책으로 현재 약주처리+전도도 처리방식에서 물리적 처리 장치 설치에 의해 스케일 부착 방지를 도모
    -구조는 스케일 방지책으로서 자기 처리＆전기 분해에 의해 직류 인가하는 것으로 스케일 부착 방지를 꾀하고, 약주를 멈춘 것에
    의한 잡균 번식 방지책은 전기 분해에 의해 수중에 염소분을 발생시켜 잡균 번식 방지효과를 도모
10 중장기 계획에 의한 공조에너지 절감 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
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  • 축열조 방식을 직냉각 방식으로 교체, 동계에 공조 냉수의 외기 냉각, 기존의 중유 취흡수식 냉동기를 고효율 터보냉 동기로 교체

    [개선방안]
    [1단계] 중장기 계획의 입안
    . 현재의 열원 플로우를 분석하여 장래 최종 목표 플로우를 입안
    [2단계] 에너지 손실의 저감
    . 「축열조 방식→곧 냉각 방식의 도입」 24 시간 연속 조업 및 축열조에 있어서의 방열 손실이 크기 때문에 냉수조를 사용하지 않는 직냉각 방식을 도입하는 것으로 축열조로부터 방열 손실을 저감
    [3단계] 열수송 에너지의 저감
    . 냉수 펌프 집약·대수 제어＆자동 인버터 압력 제어」 2차 냉수 펌프에 의해 집집마다 단독 공급하여 압력 제어는 밸브에 의한 압력 제어를 하고 있기 때문에 경부하시에 에너지 손실이 발생. 이 펌프를 집약해 자동 대수 제어와 인버터에 의한 압력 제어를 하여 2차 냉수 펌프의 에너지 손실을 줄임
    [4단계] 외기의 활용
    . 「동계에 있어서의 공조 냉수의 외기 냉각」 공장 내는 연간 냉방에 의해 연중 공조 냉수가 요구. 따라서 공조용 열원의 중유 절감을 위해 동계에 있어서의 공조 냉수에 외기 냉각을 받아들이는 개선을 실시
    [5단계] 고효율 열원 기기의 도입(냉동기)
    .「중유취흡수식 냉동기→고효율 터보 냉동기」최종 단계의 개선으로서 중유취흡수식 냉동기로부터 고효율형 냉터보동기로 교체하는
    것으로 냉동 효율이 큰 폭으로 향상되고 에너지도 중유로부터 전기로 바꾸는 것으로 공조 에너지 절감 가능. 또 이번 터보 냉동기
    도입에 대해서는 냉동기를 교체하는 것이 아니라 신기술이나 기존 기술을 조합하는 것으로 한층 대폭적인 에너지 절감 도모 가능
11 고압 압축기의 축동력 감소를 통한 에너지 절감 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 10.033 천엔/년 - - -

  • 고압 압축기 에어 생성 압력의 감압을 통한 에너지 절감

    [개선전]
    . 전력 사용량 중 공조 및 유틸리티(터보 냉동기, 공조 설비 등) 사용량이 전체의 59% 차지
    　- 클린 룸의 공조 및 유틸리티 관련 전력 사용량과 생산 공정, 에어 생성 시 소비하는 전력 비율이 크게 차지

    [개선후]
    . 에어 생성 원압 0.75MPa → 0.65MPa 감압 실시
    　- 생산 설비의 에어 사용 압력 조사 결과 5기종 6대의 설비가 공급 압력을 저감할 수 없었으며 공정변경, 설비개조 등을 실시하여 문제점 해결
    . 축동력 감소를 통한 에너지 절약은 연간 3,344천엔 수준임
    . 에어 사용량 감소에 의한 에너지 절약 금액은 연간 6,689천엔 수준임
12 전자부품 공장의 공조 냉열원 시스템을 통한 에너지 절약 공통공정 일본 에너지절약센터
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
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  • 사업장 내 냉열원 및 공조 팬에 소비되는 에너지가 전체 사업장의 50% 차지

    [실외기 여력을 활용한 에너지 절약]
    . 기 설치된 A2동 2층 실외기 여유분(12,000 CMH)을 4층 계류공조기 2대에 덕트를 연장하여 공급함
    . 4층 계류공조기 * 2대(순환량계: 64,000 CMH)는 외기 절대습도가 실내 절대습도 보다 높아지면 과냉각+재가열 하였으나
    이번에 실외기로 처리된 외기를 도입하여 과냉각+재가열이 없어져 에너지 절약이 가능

    [전열교환기를 통한 외기 처리]
    . 기 설치된 B2동 휴지중인 전열교환기에 냉수배관을 달아 3층 계류공조기 *3대, 4층 계류공조기 *3대에 외기처리공기를 공급함
    . 4층 계류공조기 3대와 3층 계류공조기(순환량계:155,000CMH)는 외기절대습도가 실내절대습도보다 높으면 과냉각+재가열을
    하기 때문에 이번 실외기로 처리된 외기를 도입함으로써 과냉각+재가열이 없어져 에너지 절약이 가능
13 C2F6 > C4F8 대체가스 개발 및 적용 CVD설비 효율향상가이드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - - 120 백만원 - -

  • .CVD 공정 중 Chamber Cleaning에 사용되는 가스의 교체를 통한 온실가스 감축
14 반도체 공정의 운영 효율화를 통한 에너지 절감 Package 공정 효율향상가이드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 69.4 M엔/년 - - -

  • .반도체 제품의 신뢰성 향상과 코스트 다운을 목적으로 WBLI공법(기존 패키지 상대로 실시하는 LI시험을 웨이퍼 상태로 실시)을
    개발·실시하여 설비당 생산성 효율을 큰 폭으로 향상시켰으며, 사용 전력의 절감을 포함한 에너지 절약을 실현
15 테스터 도입을 통한 설비 투자 저감 및 에너지 절감 TEST 설비 효율향상가이드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - - - - -

  • .당 공장에서는 반도체 제조의 핵심으로 확산, 조립, 출하까지 일관 생산하고 있음. 검사 공정은 글로벌 경쟁이 격화되는 가운데
    해외 제품 마이그레이션을 진행하면서 검사 비용 절감을 위한 개선을 더욱 진행시키는 가운데, 생산 능력 확대도 아울러 실현해
    나가야함
    .고객의 수요 증가에 수반해, 검사 설비(테스터, 핸들러)의 증설이 필요한 가운데 도입에 임해서는 고액화하는 테스터의 저가격화와 복수 제품의 동시 측정에 의할 필요 테스터 대수의 억제를 도모하여야 하며 개발 부문과 제휴를 취하고, 투자 억제와 검사 코스트
    저감을 전제로 에너지 절약도 연초에 둔 신기종 선정/도입/기존 설비로의 개선을 실시
16 진공펌프 용적식펌프 적용(2014년) 함침공정 진단사례 다운로드
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절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
- - 15 백만원 41.3 백만원 2.7 년 -

  • [현황 및 문제점]
    · 당 공장의 진공펌프는 오일식 고압, 저유량 펌프로서 제어범위가 넓지 않아 전력절감이 용이하지 않고 진공도의 변동폭이 크며,
    기동 정지운전을 반복함으로써 전력손실이 많음

    [개선방안]
    · 진공도의 일정유지와 최소동력으로의 운전을 보장하기 위해 기존 진공펌프를 용적형 진공펌프로 개체
17 폐수 폐열회수 이용을 통한 에너지 절감 공통공정 진단사례
광업 주요공정 및 절감기술/방법의 국내 외 절감기술/방법 상세표입니다.
절감량 절감율 절감액 투자비 투자비회수기간 온실가스절감량
104,444 toe/년 0.25 % 84.6 백만원 99.4 백만원 1.2 년 69.4 tC/년

  • [현황 및 문제점]
    · 난방, 급탕, 건조용, 공정용 등에서 열을 사용한 후 발생하는 폐수의 양이 190[m3/h], 25[℃] 부근으로 발생하고 있고 이 중에
    30[%] 정도만 재활용을 하고 70[%]정도 130[m3/h]는 방출함

    [개선방안]
    · 25[℃] 부근의 폐수이지만 방출량이 130[m3/h] 정도로 많아 결국 에너지량으로 환산할 경우 그 양은 크다고 할 수 있으며,
    더욱이 폐수 발생 시스템별로 구분하여 포집할 경우 더욱 온도가 높은 폐수를 얻을 수 있을 것임

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