MW사업팀 수석

김학섭

에코프로에이치엔 김학섭
마이크로웨이브 에어드라이어

마이크로웨이브 드라이어의 필요성

시대의 위기 – 위기에 직면한 지구

마이크로웨이브 에어드라이어
MW 마이크로웨이브 에어드라이어

시대의 요구 – 우리나라 탄소배출 저감 전략

우리나라 탄소배출 저감 전략

시대의 요구 - 사용에너지 절감

시대의 요구 - 사용에너지 절감

압축공기 생산 에너지 감소 필요!!

압축공기란?

압축기를 이용하여 대기중의 공기를 압축시켜 기계적인 일에 사용하는 공기(에너지)

동력 장치

동력 장치 공압 공구

-공기 모터
-공압 실린더
-공압 기중기
-공압 공구 등

제조 공정

제조 공정 성형(PET, 유리 등)

-성형(PET, 유리 등)
-분체 수송(소재, 밀 등)
-표면처리(블라스팅)
-도장

제어 공정

제어 공정공압 밸브 (유량 조절 등)

– 공압 밸브 (유량 조절 등)

압축공기 시스템 문제점

압축공기 시스템 문제점

압축공기 시스템 손실

압축공기 시스템 손실

에어드라이어의 에너지 손실 요인

      → 흡착제 재생 공정에서 압축공기 손실이 발생
      → 재생 공정에서 전기히터를 이용한 간접 가열 방식으로 재생 에너지 손실이 큼

에어드라이어의 에너지 손실 요인

마이크로웨이브 드라이어

마이크로웨이브 가열

      → 극성을 가진 물 분자를 회전시켜 물 분자 간 충돌에 의한 열 발생 (분자 운동 에너지  →  열 에너지)

마이크로웨이브 가열

마이크로웨이브 흡착제 재생 비교

일반 가열식

일반 가열식

수분 간접 가열

•전기히터 공기 가열 → 흡착제 가열 → 수분 간접 가열
열 손실이 큼 (공기, 흡착제 및 타워를 동시에 가열 해야 함)
•수분 증발(탈착)까지 많은 시간 소요

MW 가열식

MW 가열식

수분 직접 가열

•마이크로웨이브의 유전가열 현상 이용 → 수분 직접 가열
열 손실 적음 (공기, 흡착제 및 타워를 직접 가열하지 않음)
•수분 증발(탈착) 까지 적은 시간 소요

마이크로웨이브 재생 방식 특징

① 가열시간 단축 : 전기히터[간접가열]과 마이크로파[직접가열] 이용하여 가열시간 단축.
② 압축 공기 손실 최소화 : 가열시간 단축 만큼 압축공기 사용 감소 및 냉각 시 최소 압축공기 사용.
③ 흡착시간 증가 : 마이크로웨이브에 의한 재생 효율 증가 → 흡착제 흡착 시간(Capa.) 증가 → 흡착, 건조 Cycle 감소.

마이크로웨이브 재생 방식 특징

<마이크로웨이브 재생 흡착식 에어드라이어 공정흐름도>

PILOT TEST

TEST 조건 : Flow 330 Nm3/h, Operating Pressure 7barg, Outlet D.P -40℃@7barg  
TEST 기간 : 2020년 8 ~ 12월 / 6개월
TEST 구성도

마이크로웨이브 에어드라이어 TEST 구성도
마이크로웨이브 에어드라이어 모형

에어드라이어 일반 or MW 비교 (8월 1주차_평균기온 26~27℃, 상대습도 85~87%, 대체로 비)

에어드라이어 일반 or MW 비교
구분일반에어드라이어(4kW)MW 에어드라이어 (4kW + MW2kW)비고
 소재 Act.A.L Act.A.L 
흡착시간 4시간 4시간 
재생 초기 중/
하부 온도 하강 현상(1)
 있음 없음MW 경우 중/
하부바로 재생진행
중부 170℃ 도달 시간(2)2시간30분1시간55분35분단축
하부 *100℃ 도달 시간(3)2시간 30분 기준 하부 온도상승없음
(40도이하)
2시간30분기준 일부 온도 상승
(50도이상)
MW 경우 냉각 시
140도 까지상승
노점@흡착4hr-60℃-70℃
5일 후 노점변화 -40℃이상 -45℃ 이하유지하부재생여부 → 노점영향
 * 하부 100℃ 도달 여부 → 하부 재생 여부판단.

에어드라이어 일반 or MW 비교 (8월 2주차_평균기온 26~27℃, 상대습도 85~87%, 대체로 비)

에어드라이어 일반 or MW 비교
구분 일반에어드라이어(4kW) MW 에어드라이어 (4kW + MW2kW) 비고
 소재  Act.A.L  Act.A.L
흡착시간  4시간  4시간
재생 초기 중/하부 온도 하강 현상(1)  있음  없음 MW 경우 중/하부바로 재생진행
중부 170℃ 도달 시간(2) 2시간10분 2시간30분 20분단축
하부 *100℃ 도달 시간(3) 4시간30분 2시간30분 2시간 단축
노점@흡착4hr -60℃ -60℃
5일 후 노점변화 -60℃ 이하유지 -60℃ 이하유지 하부재생여부 → 노점영향
 * 하부 100℃ 도달 여부 → 하부 재생 여부판단.

에어드라이어 일반 or MW 5시간 흡착, 타워하부소재 2시간 가열 특성 비교 (9월)

에어드라이어 일반 or MW 5시간 흡착

에어드라이어 일반 or MW 5시간 흡착, 타워하부소재 80℃ 가열 특성 비교 (11~12월)

에어드라이어 일반 or MW 5시간 흡착

에어드라이어 에너지 사용 비교

에어드라이어 에너지 사용 비교

사용 에너지 비교표 (Flow 6,000 Nm3/h)

구분 히터퍼지에어드라이어 MW에어드라이어 비고
흡착시간(hr) 4 5 흡착시간 1hr증가
재생 가열 시간(hr) 2.5 2.0 가열시간 0.5hr감소
재생 냉각 시간(hr) 1.5 1.3 냉각시간 0.2hr감소
재생 대기 시간(hr) 1.7
전기히터 50 30
Magnetron(MW) 18
연간 전기사용량 (에어드라이어) 50kW x 2.5hr x 6cycles/일 x365일= 273,750kwh/년 48kW x 2.0hr x 4.8cycles/일 x365일= 168,192kwh/년 1일 24hr, 1년365일
연간 전기사용량 (압축기_재생공기) 23,328m3/hr x 15원/m3/hr x 365 /120원= 1,064,340kwh/년 15396.5m3/hr x 15원/m3/hr x 365 /120원= 702,465kwh/년  1일 24hr, 1년365일
연간 전기사용량(Sum) 1,338,090kwh/년 870,657kwh/년 467,433 kwh/년절감 (35%절감)
■에너지 저감량: 467,433kW/year (전기 사용료 약 5,600 만원/년절감) ■온실가스저감량:467.4MWh/yearx0.4653TonCO2/MWh=217.5Ton/year ■탄소배출권:217.5Ton/yearx30,200원/Ton=약656만원/year(21.10.27기준)

실제 적용 사례

A사 공정라인에 적용하여 9월 부터 시험 가동 중이며 약 30% 이상 에너지 절감 가능 확인
(Flow : 1,620Nm3/h, -60℃dp@7barg)

마이크로웨이브 에어드라이어 실제 적용 사례
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