작성자: Geronime/Boston/McGovern/Abelson
매년 180억부셸 이상의 곡물이 생산되어 미국의 곡물 처리 시스템을 통해 이동합니다. 대중과 가축에게 곡물을 공급하고, 바이오 연료 운동을 지원하며, 과잉 곡물을 신흥시장에 수출하는 미국의 역량은 국가적 자부심이자 강점입니다. 곡물을 한 지점에서 다른 지점으로 이동시키기 위한 인프라에는 소형 컨트리 엘리베이터, 대형 엘리베이터, 큰 곡물 터미널, 트럭, 기차, 바지선, 원양선 등이 포함됩니다. 곡물이 이러한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때마다 분진이 발생합니다. 제어하고 포집하며 억제해야 하는 분진입니다.
추세
곡물 산업의 분진 제어 전략에 영향을 미치는 여러 가지 추세가 있습니다.
가장 먼저 살펴봐야 할 것은 대부분의 기존 곡물 처리 시설이 1980년대에 건설되어 벌써 30년에 이르렀다는 사실입니다. 30년이 지난 지금, 미국은 동일한 고정 자산을 통해 두 배의 곡물을 이동시키려 합니다. 따라서 가동 시간과 안정성을 개선하는 공정 솔루션을 구현하고자 하는 강력한 요구가 점차 증가하고 있습니다. 기존 인프라 개선을 통해 늘어나는 용량 요구를 해결할 수 있는 경우, 가능하다면 새로운 인프라를 구축하지 않는 것이 바람직합니다.
하지만 단순한 개선만으로는 충분하지 않은 경우에는 업데이트, 확장 또는 심지어 새로운 시설의 건설 등 노후화된 시설을 되살리기 위한 더욱 큰 규모의 투자가 이루어지고 있습니다. 또한 새로운 투자를 통해 폐기물 스트림을 제거하고, 제품 품질을 개선하며, 에너지 효율을 향상하는 공정 개선에 새롭게 초점을 맞추고 있습니다. 목표는 단순히 노후화된 인프라를 대체하는 것이 아니라, 이를 개선하는 것입니다.
곡물 무역업체 간의 경쟁도 기존 설비를 대폭 개선해야 한다는 필요성을 부채질하고 있습니다. 30년 만에 처음으로 곡물 산업의 새로운 수출 터미널이 완공될 예정인 컬럼비아강 근처의 일부 곡물 터미널에서도 곡물 처리 능력과 효율을 향상시키기 위한 프로젝트에 이미 착수했거나 곧 착수할 예정입니다. 이러한 투자가 없으면 기존 터미널보다 상당한 시장 우위를 가진 새로운 터미널이 의심할 여지 없이 이러한 이점을 활용하여 시장 점유율을 확보하게 될 것입니다.
또 다른 추세는 분진 배출 문제에 더욱 집중하는 것입니다. 전국 상당수 지역에서는 곡물 분진 배출에 관한 연방 규제가 크게 바뀌지 않았지만, 일부 지역(서부 해안 등)에서는 배출 기준이 더 엄격해지고 법률 집행이 강화되고 있습니다. 심지어 배출 규제가 변하지 않은 지역에서도 배출은 권리 침해를 이유로 여전히 문제가 되고 있습니다. 곡물 처리 시설이 주민들에게 더 가까워질수록 따라 분진 배출에 대한 일반적인 아량이 감소하므로, 곡물 처리업체는 배출에 더욱 신경을 써야 합니다.
마지막으로 가연성 분진 관리에 관한 지역 규제 및 보류 중인 연방 규제는 과거의 모범 사례와 상당히 다를 수 있습니다. 곡물 처리업체가 심각한 재앙과 같은 가연성 분진 사고를 방지하기 위해 향후 발표될 OSHA 규정을 준수할 방법을 찾는 상황이므로, 곡물 처리업체에 있어 분진 제어는 그 어느 때보다 중요합니다.
요약하자면, 곡물 산업의 집진 전략에 영향을 미치는 주요 추세는 다음과 같습니다.
- 원료 처리량 증가
- 시장 경쟁력 보호
- 가동 시간 및 안정성 향상
- 폐기물 스트림을 제거하고 제품 품질을 개선하고자 하는 욕구
- 수익 동력인 에너지 효율에 집중
- 엄격해진 기준을 충족하고 권리 침해 문제를 관리하기 위한 분진 배출량 감소
- 가연성 분진 관리 규제 예측
새로운 분진 제어 솔루션
업계 추세로 인해 곡물 처리업체들이 분진 제어를 운영에 필수적인 부분으로 간주하기 시작하면서, 집진 산업은 이러한 요구에 대한 솔루션을 계속해서 제공하고 있습니다. 어떤 기업은 오래된 규정과 접근 방식을 따르는 솔루션을 적용한 반면, 어떤 기업은 새로운 요구를 충족하기 위해 더욱 새롭고 효과적인 솔루션을 개발했습니다.
한 가지 혁신적인 분진 관리 방식은 분진 발생 지점, 즉 발생원에서 분진을 포집하고 관리하는 것입니다. 발생원에서 분진을 포집하고 제어하면 다음과 같은 몇 가지 이점을 누릴 수 있습니다.
폐기물 스트림을 줄이거나 제거합니다. 분진을 생성하는 공정 내에서 포집되어 체류된 분진은 수익을 창출하는 제품 스트림의 일부로 사용됩니다. 제품 일부를 나중에 폐기될 분진으로 처리하는 대신 경제적 가치를 지닌 제품 스트림의 일부로 사용하는 것입니다.
폐기물 스트림 장비를 줄이거나 제거합니다. 공정에서 생성되는 분진이 원래 공정 스트림에서 분리되는 경우에는 독립적인 자재 취급 장비와 공정 장비가 필요합니다. 제품 스트림에 내에 분진을 유지하면, 추가 자재 취급 장비의 비용과 유지 관리를 최소화할 수 있습니다.
덕트관 양을 최소화합니다. 분진으로 가득한 공기를 긴 덕트 관을 통해 이동시키려면 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 분진이 발생하는 공정 근처에 POU(Point-Of-Use) 집진기를 설치하면 불필요한 덕트를 최소화하거나 제거하여 에너지를 절약할 수 있습니다.
덕트 유지 관리가 감소합니다. 덕트관을 최소화하면 유지 관리 비용이 절감되고, 덕트 시스템의 누출로 인한 공기 낭비를 없애고, 비용이 많이 드는 덕트 라이닝을 제거할 수 있습니다.
설치가 간편합니다. 덕트가 적다는 것은 진집 장비를 더욱 간편하고 손쉽게 설치할 수 있다는 의미이기도 합니다. 집진기가 더 작고 가볍다는 것은 대개 집진기를 지상에 설치하지 않는 곡물 처리 시설에 지원 인프라가 더 적게 필요하다는 뜻입니다.
시스템 전반의 가동 시간 및 안정성이 향상되었습니다. 중앙집중식 집진 방식의 경우, 집진 시스템의 전체 분진 처리 시스템을 정비해야 할 때 문제를 해결하기 위해 전체 곡물 처리 시설을 중단해야 하는 경우가 많습니다. 일련의 POU(Point-Of-Use) 집진기를 사용하면 공정의 개별 구간을 오프라인으로 전환하여 유지 관리해도 나머지 시스템은 계속 작동합니다. 이는 시스템에 일정 수준의 중복성을 제공하므로 시설의 가동 시간이 개선됩니다. POU(Point-Of-Use) 집진기의 기타 잠재적인 이점은 다음과 같습니다.
- 정비로 인한 가동 시간에 미치는 영향을 최소화합니다. 가동 중지 시간을 최소화하여 더욱 유연하게 정비 일정을 잡을 수 있습니다(20분과 4~8시간 비교). 정비 작업을 간소화하고 정비 속도를 높이는 설계 특성을 제공합니다.
- POU 집진기는 국소성 시스템으로, 단일 구성요소에 문제가 있을 때 전체 운영에 미치는 영향을 최소화해 줍니다.
- 국소성 시스템을 이용하면 에너지 활용도가 개선됩니다. 따라서 각 영역의 분진을 관리하는 데 필요한 경우에만 에너지를 사용하도록 합니다. 또한 분진을 처리하지 않는 영역에서 공기를 끌어낼 때 낭비되는 에너지를 제거합니다.
- 필터 수명을 연장하여 정비 빈도를 줄입니다.
혁신적인 POU(Point-Of-Use) 분진 제어 솔루션을 지원하려면 설치 면적이 매우 작지만 중간 정도부터 많은 공기량을 처리할 수 있는 강력한 성능의 분진 필트레이션 제품이 필요합니다. 기존의 백하우스와 카트리지 집진기는 일반적으로 POU(Point-Of-Use)에 설치하기에는 너무 크고, 크기가 적당하더라도 필요한 공기량을 처리할 수 없습니다.
시장에 새로 출시된 Donaldson®Torit® PowerCore® CP 시리즈 집진기 등의 제품을 POU(Point-Of-Use) 발생원 집진기로 매우 효과적으로 이용할 수 있습니다. 작고 가볍고 유지 관리가 용이하며 필요한 공기량을 처리할 수 있는 집진기로, 40년 이상 사용되어 온 일반적인 백하우스 기술보다 뚜렷한 이점을 제공합니다.
이와 같은 제품은 발생원에서 분진을 포집할 수 있으며, 조금 더 낮은 에너지 비용 투자로도 분진 제어가 가능합니다. POU(Point-Of-Use) 집진기는 분진 제어를 위한 공기량을 줄이고, 마력 투자를 줄이며, 운영 에너지 비용을 최소화해 줍니다. 크기가 작고 설치가 용이한 Torit PowerCore CP 집진기는 발생원 집진기로서, 여러 위치에 설치할 수 있습니다. 더 작은 크기 덕분에 기존 시설의 비좁은 공간에 설치하여 성가신 분진 문제를 해결할 수 있습니다.
새로운 여과지 옵션
기존의 백하우스 여과지는 새로운 여과지 옵션보다 항상 효율이 상대적으로 낮았습니다. 새로운 여과지 옵션은 시설의 배출량 감소에 대한 요구를 충족하고 권리 침해 문제를 관리할 수 있도록 도와줍니다.
미세섬유 여과지는 수십 년 동안 카트리지 집진기에서 장착되어 카트리지 집진기가 사용되는 공정에 높은 수준의 효율을 제공했습니다. 그러나 카트리지 집진기는 대부분의 곡물 처리 작업에 적합하지 않아 결과적으로 이 효율적인 여과지가 널리 사용되지는 않았습니다. Torit PowerCore CP 시리즈가 출시되면서 곡물 산업에서 더욱 효율적인 Ultra-Web® 미세섬유 여과지를 사용할 수 있게 되었습니다. 테스트 결과, Ultra-Web® 미세섬유 여과지를 사용할 경우 배출량을 최대 78% 감소할 수 있는 것으로 나타났습니다. Torit PowerCore CP 시리즈 집진기의 Ultra-Web® 필터 여과지는 곡물 산업에 가장 적합한 분진 제어 기술입니다.
시설에서 중앙집중식 집진기를 교체할 수 없는 경우, 곡물 처리업체가 겪는 문제를 해결할 수 있는 또 다른 전략은 기존 집진기에서 사용하는 여과지를 업그레이드하는 것입니다. Dura-Life® 백은 표준 백보다 2~3배 더 오래 사용할 수 있으며, 에너지를 절약하고 배출량을 줄여 줍니다. 또 다른 옵션은 표준 백을 플리츠 백으로 바꾸는 것입니다. Ultra-Web SB 플리츠 백 필터는 기존 백하우스 집진기의 필터 수명을 늘리고, 더 높은 효율 및 비용 절감을 선사합니다. 플리츠 백은 백 마모 문제의 해결책으로 사용할 수 있으며, 여과지 면적을 증가시켜 집진기가 더 많은 공기를 처리하게 합니다.
분진 제어 솔루션 비교 예시
POU(Point-Of-Use) 분진 제어 전략이 시설 운영 비용에 미칠 수 있는 영향을 이해하려면, 시간당 40,000 부셸의 곡물을 처리하여 레일에서 바지선으로 이동시키는 일반적인 곡물 엘리베이터를 고려해 봐야 합니다.
그림 1은 일반적인 중앙집중식 분진 제어 전략이 적용된 전형적인 엘리베이터 현장을 보여 줍니다. 이 시설은 중앙집중식 백하우스 집진기 15대를 사용하여 시설이 가동될 때마다 약 99,000 cfm의 공기를 이동시킬 수 있으며, 정기적으로 집진기를 정비하기 위해 전체 가동을 중단해야 합니다. 이러한 중앙집중식 시스템에는 상당한 양의 덕트 설치가 필요하므로, 시설의 설치 및 유지 관리 문제가 가중될 수 있습니다. 이 중앙집중식 시스템에서 공기를 이동시킬 때 드는 에너지 비용만 연간 7만 달러가 넘을 수 있습니다. 게다가 다양한 백하우스 집진기가 포집한 분진을 처리하기 위해서는 값비싸고 상당한 유지 관리가 요구되는 자재 취급 시스템이 필요할 수 있습니다. 또한 이러한 중앙집중식 시스템은 분진 포집을 위해 가치가 낮은 폐기물 스트림을 생성합니다.
그림 3은 분진 제어 전략에 최신 POU(Point-Of-Use) 발생원 포집 방식을 활용하며 시간당 40,000부셸을 처리하는 일반적인 엘리베이터 시설을 보여 줍니다. 이 시설에서는 시설의 모든 영역이 운영 중일 경우 동일한 공기량을 이동시키는 Torit PowerCore CP 시리즈 POU(Point-Of-Use) 집진기 43대와 백하우스 집진기 1대를 활용하지만, 특정 공정이 실행되지 않거나 유지 관리가 필요할 때는 시설의 개별 구역이 오프라인 상태가 됩니다. 이러한 POU(Point-Of-Use) 전략은 전통적인 중앙집중식 전략보다 공기 이동 비용만으로도 거의 22%의 에너지 비용을 절감할 것이며, 이는 연간 55,000달러에 육박합니다. 또한 POU(Point-Of-Use) 방식은 가치가 낮은 폐기물 스트림을 생성하지 않습니다. 포집된 분진은 기본 제품 스트림으로 반환되며, 일부 영역에서는 광대한 양의 덕트에 대한 유지 관리가 줄어들거나 아예 사라집니다.
그림 4는 POU(Point-Of-Use) 분진 제어 전략이 걸프 해안 연안의 주요 곡물 수출 터미널에 구현된 모습을 보여 줍니다. 그림 5는 사일로에 있는 POU(Point-Of-Use) 집진기를 확대한 사진입니다.
POS(Point-of-Use) 장비의 올바른 선택 및 적용 방법을 이해하는 것을 포함하여 POS(Point-of-Use) 전략을 적용하기 위해서는 모범 사례를 잘 알고 있는 것이 중요합니다. 예를 들어, 버킷 엘리베이터의 레그에 곧바로 POS(Point-of-Use) 집진기를 설치하는 것은 권장되지 않지만, POS(Point-of-Use) 집진기를 적절하게 선택하여 설계하면 포집된 분진을 엘리베이터 부트로 돌려보내 대부분의 표준을 준수하며 POS(Point-of-Use) 발생원 집진의 이점을 누릴 수 있습니다.
결론
곡물 산업의 분진 제어를 위해 POU(Point-Of-Use) 분진 관리 전략과 Torit PowerCore CP 시리즈 집진기를 함께 사용하는 것은 변화하는 업계의 기대치와 요구사항을 충족할 수 있는 동급 최고의 분진 관리 전략입니다. 이 기술은 미국에서 이미 수많은 곡물 설비를 통해 성능을 입증하였으며, 최고의 분진 제어 기술로 간주되고 있습니다. 업계 최고의 곡물 처리업체들이 앞으로 점점 더 POU(Point-Of-Use) 집진 기술을 고려할 것으로 예상됩니다.
