사례 연구: 대규모 제약 시설이 새로운 블로어 재생식 흡착식 건조기를 도입하여 습기 및 오염 문제를 해결함(이슬점 –40°C, 오일프리). 장비 공급, 설치, 투자 수익률(ROI) 지표 등 상세 정보 제공.
고객 배경: 윈난 바이야오 그룹 유한공사(Yunnan Baiyao Group Co., Ltd.)는 윈난 성의 선도적 제약 제조사로, 한방 의약품 및 현대식 제약 제품을 포함한 다양한 제품을 생산한다. 이 중 일부 제품은 초정밀·초건조 압축 공기를 요구한다. 고객사의 기존 공기 시스템은 여러 생산 라인에 공급되었으나, 노후화된 건조기로 인해 ISO 8573-1 클래스 기준의 엄격한 요구사항을 더 이상 충족할 수 없게 되었다. 해당 공장은 24시간 연속 가동되며, 짧은 정전 시간조차 막대한 손실과 제품 폐기로 이어진다.
고민 사항: 고객은 공기 배관에서 반복적으로 습기 오염 문제를 겪고 있었습니다. 기존 냉각식 드라이어는 때때로 응축수 유출을 허용하여 무균 상태를 위협했습니다. 원래 시스템에서는 소형 열리지 않는(heatless) 드라이어를 사용했기 때문에, 막대한 양의 퍼지 공기(처리량의 20–25%)가 손실되어 에너지가 낭비되었습니다. 여름 최고 부하 조건에서는 이슬점이 사양 기준치인 –20°C 이하로 급격히 상승했습니다. 고객사는 다음과 같은 요구사항을 충족하는 드라이어 업그레이드 방안이 필요했습니다.
- 모든 부하 조건 하에서 안정적인 저이슬점(≤–40°C)을 달성할 것.
- 퍼지 공기 손실을 완전히 제거하여(제로-퍼지 운영) 에너지 소비를 절감할 것.
- 오일프리 공기 상태를 유지할 것(상류에 설치된 오일프리 스크류 공기 압축기의 오염 위험을 방지하기 위해).
- 기존 압축기실 배치 내에서 설치 가능하며, 주요 배관 변경 없이 적용할 수 있을 것.
우리의 해결책: 저희는 블로어 재생식 이중 타워 흡착식 드라이어 시스템 을 제안하였으며, 이는 공장의 공기 유량에 맞춰 맞춤 설계되었습니다. 범위에는 다음이 포함됩니다.
-
장비: 대형 모델 4대 HR-350SGRD 흡착식 건조기(각각 2100 m³/h, 즉 35 m³/min에 상당)로, 가열된 블로어 보조 재생 방식을 채택함. 각 건조기는 고용량 흡습제(활성 알루미나 + 분자체)로 충전된 이중 스테인리스강 타워로 구성됨. 재생은 전기 히터(150–200°C)와 주변 공기를 흡입하는 고효율 블로어를 병용하여 수행되며, 퍼지(purge) 공정 시 압축 공기 사용이 불필요함. 냉각은 동일한 블로어를 통해 가열되지 않은 주변 공기를 이용함. 결과적으로 운전 중 압축 공기 소비량은 실질적으로 제로에 가까움. 이 시스템은 표준 운전 조건 하에서 지속적으로 압력 이슬점 ≤ –40°C를 달성할 수 있으며, 수분 함량 기준으로 ISO 8573-1 Class 2 요구사항을 충족함.
-
공기 여과: 오일 유출을 완전히 방지하기 위해 사전 여과기 및 후방 여과기(0.01 μm FDA 등급 응집형 필터)가 공급됨.
-
제어 시스템: 고급 PLC 컨트롤러(Sigma Electric Controls)가 타워 전환을 순차적으로 제어하고, 이슬점(온라인 센서) 및 압력을 모니터링하며, 블로어 속도를 최적화합니다. 상태 및 경보 확인을 위한 터치스크린 인터페이스가 제공되었습니다. 해당 시스템은 원격 모니터링을 위해 공장 DCS와 통합되어 있습니다.
-
성능 사양: 이 건조기는 정격 부하 시 –40°C의 압력 이슬점을 보장하며(부분 부하 시 –70°C 달성 가능), 필터 후 ISO 클래스 1 수준의 오일프리 공기 품질을 제공합니다. 블로어는 단위 유량당 0.10 kW/m³/min만 소비하여, 열리스 건조기의 퍼지 손실보다 훨씬 낮은 에너지 소비를 실현합니다.
-
공기 여과: 프리필터(0.01 μm 입자 여과기, FDA 승인 재료 사용)는 배관 내 잔류 먼지나 압축기 마모 입자를 제거하며, 애프터필터(0.01 μm)는 건조 타워에서 발생할 수 있는 흡습제 미세 분진을 포집하여 제약 생산 라인에 필요한 무균 등급 공기 품질을 확보합니다.
-
제어 시스템: 고급 PLC 컨트롤러(예: 시멘스 S7-1200 또는 이와 동등한 제품)가 타워 전환을 제어하고, 이슬점(온라인 센서) 및 압력을 모니터링하며, 블로어 속도를 최적화합니다. 터치스크린 방식의 HMI가 상태 정보 및 경보를 제공합니다. 이 시스템은 원격 모니터링을 위해 공장 DCS에 통합됩니다.
-
성능 사양: 이 건조기는 정격 부하 및 일반 주변 조건 하에서 안정적인 압력 이슬점 –40°C 이하를 보장합니다. 재생 블로어의 전력 소비량은 건조기 용량 기준으로 일반적으로 0.10–0.12 kW/m³/min이며, 이는 열리지 않는(heatless) 건조기의 압축공기 퍼지 손실(15–25%)보다 현저히 낮습니다. 출력 공기 품질은 ISO 8573-1 기준 오일 등급 1(≤0.01 mg/m³) 및 수분 등급 2(압력 이슬점 ≤ –40°C)를 충족합니다.
그림: 제약 시설 내 클린룸 생산 라인(참고용).
납품 및 설치: 이 프로젝트는 체계적인 일정에 따라 진행되었으며, 시스템 설계 및 공학 도면 승인은 4주 이내에 완료되었습니다. 조립 완료된 드라이어에 대한 공장 인수 시험(FAT)은 출하 전 당사 공장에서 완료되었습니다. 현장 인도는 FAT 완료 후 3주 내에 이루어졌습니다. 설치 작업(아래 사진 참조)은 2주가 소요되었으며, 여기에는 장착, 배관, 전기 연결, 제어 배선이 포함되었습니다.
설치 완료 후, 우리는 7일간의 시운전 및 준공 단계를 수행하였으며, 이에는 현장 인수 시험(SAT)과 제약 산업 표준에 부합하는 운영 적격성(OQ) 문서화가 포함되었습니다. 이 과정에서 이슬점, 에너지 소비량 등 주요 파라미터를 기록하였으며, 즉시 규정 준수 여부가 확인되었습니다. 또한 운영자 교육과 최종 인수 보고서를 고객에게 제공하였습니다.
결과/효과: 새로운 제로 퍼지(Zero-Purge) 드라이어 도입으로 모든 문제가 해결되었습니다. 주요 효과는 다음과 같습니다:
-
안정적인 이슬점: 전부하 조건에서도 공기 이슬점이 이제 일관되게 –45°C를 유지하며, 피크 구간에서도 여전히 –40°C 미만을 기록하고 있습니다(기존 –20°C 대비).
-
에너지 절약: 압축공기 퍼지(purge) 제거로 압축공기 발생 에너지의 약 15%를 절감하였다(즉, 퍼지 공기로 인해 낭비되었을 에너지). 측정된 블로어 전력 소비량은 열리스 드라이어(heatless dryer)가 퍼지 공기 손실로 인해 추가로 소비하는 압축기 에너지의 약 10%에 불과하다. 추정 연간 전기 절감량은 ≈¥160,000 (현지 산업용 전기 요금 ¥0.8/kWh 기준). 참고로, 퍼지 손실 제거는 일반적으로 압축기 에너지의 15–20%를 절감하며, 이는 열 회수 방식으로 얻을 수 있는 10–12% 절감률보다 상당히 높다.
-
유지보수 감소: 블로어 재생 사이클은 퍼지 밸브 작동 없이 최소 마모 상태에서 지속적으로 작동한다. 건조제(desiccant) 수명이 연장되었다. 24시간/7일 연속 운전을 시작한 후 6개월 동안 예기치 않은 정비나 고장이 전혀 발생하지 않아, 높은 신뢰성을 입증하였다.
-
오염 제거: 오일프리 압축기 및 정밀 필터링을 통해 고객은 제로 운전 개시 이후 오일 또는 습기 관련 사고가 발생하지 않았다. 제품 품질이 향상되었다.
고객은 턴키 솔루션에 매우 만족하고 있습니다. 성능 측정 투자 수익률(ROI)을 입증하기 위해 데이터가 기록되었는데, 에너지 비용이 약 12% 감소했습니다. 이전의 열교환식 건조기(heatless dryers)와 비교하여 신규 시스템의 단위 에너지 소비량(kW/m³/분)이 50% 개선되었습니다. 해당 시스템은 3년 미만의 기간 내에 투자비를 회수하였습니다.
한 공장 엔지니어는 이렇게 말했습니다: “ 신규 건조기는 안정적이고 고품질의 건조 공기를 공급하며 전력 사용량을 줄여주었습니다—정확히 우리가 필요로 했던 솔루션입니다. ”
EN
