발 간 등 록 번 호

11-1480523-001793-01 NIER-GP2013-442

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서

에너지 효율화 기법

Reference Document on

Best Available Techniques for

Energy Efficiency

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서

에너지 효율화 기법

Reference Document on

Best Available Techniques for

Energy Efficiency

본 기준서는 유럽 IPPC지침에 근거하여 작성된 “Reference Document on

the Best Available Techniques for Energy Efficiency (2009.2., European

Commission)"의 전문을 한글로 번역한 자료입니다.

전환 손실 사용 손실

공정 열원

전환 공

정

2차 에너지

최종 에

너지

최종 사

용 단

계의 에

너지

직접 열원

원동력

조명

기타

1차 에너지

BAT 기준서 (BREF) 목록 및 약어

최적가용기법 기준서 (Reference Document on Best Available Techniques) 코드 (Code)

대형 연소 시설 (Large Combustion Plants) LCP

광유(鑛油) 및 가스 정제(精製) 시설 (Mineral Oil and Gas Refineries) REF

철강 생산 (Production of Iron and Steel) I&S

철금속 가공 산업 (Ferrous Metals Processing Industry) FMP

비철금속 산업 (Non Ferrous Metals Industries) NFM

금속 세공 및 주물 산업 (Smitheries and Foundries Industry) SF

금속 및 플라스틱 표면처리 (Surface Treatment of Metals and Plastics) STM

시멘트 및 석회 제조 산업 (Cement and Lime Manufacturing Industries) CL

유리 제조 산업 (Glass Manufacturing Industry) GLS

세라믹 제조 산업 (Ceramic Manufacturing Industry) CER

대량 생산 유기화학 산업 (Large Volume Organic Chemical Industry) LVOC

정밀유기화학물질 제조 (Manufacture of Organic Fine Chemicals) OFC

폴리머 생산 (Production of Polymers) POL

염소-알칼리 제조 산업 (Chlor - Alkali Manufacturing Industry) CAK

대량 생산 무기화학물질-암모니아, 산 및 비료 산업

(Large Volume Inorganic Chemicals - Ammonia, Acids and Fertilisers Industries)LVIC-AAF

대량 생산 무기화학물질-고상 물질 및 기타 산업

(Large Volume Inorganic Chemicals - Solids and Others Industry)LVIC-S

특수 무기화학물질 생산 (Production of Speciality Inorganic Chemicals) SIC

화학공정의 폐수 및 폐가스 처리/관리 시스템 (Common Waste Water and Waste Gas Treatment/

Management Systems in the Chemical Sector)CWW

폐기물 처리 산업 (Waste Treatments Industries) WT

폐기물 소각 (Waste Incineration) WI

채광(採鑛)시 발생하는 광미(鑛尾) 및 폐석(廢石) 관리

(Management of Tailings and Waste-Rock in Mining Activities)MTWR

펄프 및 종이 산업 (Pulp and Paper Industry) PP

섬유 산업 (Textiles Industry) TXT

원피(原皮) 가공 및 가죽 제조 (Tanning of Hides and Skins) TAN

도축장 및 가축 부산물 산업 (Slaughterhouses and Animals By-products Industries) SA

식품, 음료 및 유제품 산업 (Food, Drink and Milk Industries) FDM

가금류 및 돼지 사육 (Intensive Rearing of Poultry and Pigs) ILF

유기용제를 이용한 표면처리 (Surface Treatment Using Organic Solvents) STS

산업용 냉각 시스템 (Industrial Cooling Systems) CV

저장시설에서의 유출 (Emissions from Storage) ESB

모니터링 일반 원칙 (General Principles of Monitoring) MON

경제성 및 매체통합적 환경영향 (Economics and Cross-Media Effects) ECM

에너지 효율화 기법 (Energy Efficiency Techniques) ENE

요 약

i

요 약

이 최적가용기법 (BAT) 기준서(이하 BREF)는 지침 2008/1/EC (IPPC 지침) 17(2)조의 규정에 따라 시

행되는 최적가용기법에 관한 정보 교환과 해당 기술의 검토 및 발전에 관한 내용을 반영하고 있다. 이

요약은 주요 연구 결과와 BAT의 중요한 결론 부분을 제공한다. 이 요약은 이 BREF의 발간 목적인 BAT

사용방법 및 법률적 배경을 설명한 서문 (preface)과 함께 읽으면 도움이 될 것이다. 요약문이지만 일관

된 문서 체계를 이루고 있어서 별도로 사용할 경우에도 독립적인 문서로서 손색이 없다. 그러나 모든

상세 내용을 포함하지는 않기 때문에 BAT를 결정하기 위해 사용되는 BREF 전문을 대체할 수 는 없다.

에너지 효율화 기법 (energy efficiency, ENE)

에너지는 다음 세 가지 이유로 유럽연합 (EU)에서 우선적인 쟁점사항이 되고 있다.

• 기후 변화: 에너지 생산을 위한 화석 연료의 연소는 온실가스의 주요 발생원이다. • 대체 불가능한 화석 연료의 계속되는 대량 소비와 지속 가능 필요성• 공급원의 안정적 확보: EU는 에너지 연료 공급원의 50 % 이상을 수입에 의존하고 있으며, 향후

20~30년 내에 수입 의존도는 70 % 이상으로 증가할 것으로 예상된다.

따라서 다음과 같이 이 문제를 다룬 중요한 정책 선언문이 다수 발표되고 있다.

‘우리는 에너지 정책 및 기후 보호 방안을 공동으로 수립하며 기후 변화의 세계적 위협을 막는 데 기

여하고자 한다.’ 베를린 선언 (2007. 3. 25 로마조약 50주년 기념, 각료회의).

에너지 사용 효율을 높이면 이러한 문제는 빠르게, 효과적으로 해결되며 또한 가장 비용 효율적인 방

안이다. 에너지 효율을 높이는 방안에는 법률적 수단 및 기타 방안이 있는데 이 기준서는 기타 방안을

염두에 두고 작성된 것이다.

기준서 작성 위임

이 기준서는 산업 시설의 에너지 효율에 관한 유럽기후변화프로그램 (European Climate Change

Program, ECCP)의 이행을 위한 유럽연합위원회의 특별 요청으로 위임되었다. ECCP는 IPPC 지침에서

정한 에너지 효율 규정의 효과적인 이행과 함께 포괄적 에너지 효율 기술을 다루는 공통 BREF의 발간

을 요구하고 있다.

기준서 범위

IPPC 지침에서는 모든 설비가 에너지 효율적으로 가동되고, 공정에서의 BAT를 결정할 때는 이러한

에너지 효율 문제를 고려할 것을 명시하고 있다. 배출권 거래제 지침(이사회 지침 2003/87/EC)에 명시되

어 있는 활동의 경우, 회원국은 현장에서 이산화탄소를 배출하는 연소장치 및 기타 장치의 에너지 효율

과 관련한 요건을 강요하지 않아도 된다. 그러나 이 경우에도 현장에서 발생하는 기타의 관련 활동에

대해서는 에너지 효율 요건이 적용된다.

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

ii

따라서 이 기준서는 IPPC 지침이 적용되는 모든 설비에 대해, 포괄적 의미에서 BAT와 일치한다고 판

단되는 에너지 효율화 기법에 관한 지침과 결론을 포함하고 있다.

또한 에너지 효율을 상세하게 다룬 다른 BREF의 참고자료로도 사용될 수 있으며, 다른 부문에서도 유

용하게 사용될 수 있다.

그 예는 다음과 같다

• LCP (Large Combustion Plant) BREF에서는 연소와 관련된 에너지 효율에 대해 논의하고 있으며 이러한 기술은 50 MW 이하의 연소 설비에 적용할 수도 있다는 점을 언급하고 있다.

• ICS (Industrial Cooling System) BREF는 산업용 냉각 시스템에 관한 내용을 다루고 있다.

이 기준서에는

• 다른 BREF에서 취급한 부문의 공정이나 활동은 포함하지 않았으며 • 분야별 BAT를 도출하지 않았다.

그러나 타 BREF에서의 에너지 효율을 위한 분야별 BAT에 대한 요약은 EIPPCB Workspare [283,

EIPPCB]에서 정보용으로 확인할 수 있다.

이 기준서는 IPPC 지침의 에너지 효율 조항을 추진하자는 요청에 따라 작성되었다. 이를 위해서는 에

너지의 효율적 사용이 가장 중요하므로 재생에너지 또는 지속가능 에너지 자원은 다루지 않았다. 이들

에너지 자원에 대해서는 다른 기준서에서 검토하고 있다. 그러나 지속가능에너지 자원의 사용 및 폐열

또는 과잉열의 사용은 비록 에너지 효율은 떨어지더라도 일차 연료를 사용하는 것보다 자원의 지속 가

능성에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

기준서의 구조 및 내용

에너지 효율은 IPPC 허가 시 공통 문제이다. BREF의 일반적인 개요 및 가이드에서 살펴 본 바와 같

이 이 지침서는 일반적인 구조를 그대로 따르고 있지는 있다. 취급해야 할 산업 및 산업 활동의 종류가

너무 많고 다양하여 소비와 배출은 다루지 않았다. 특정 기술의 경우 BAT 개발에 활용할 수 있도록 잠

재적인 에너지 절약의 지침이 되는 값을 제공하였으며, 부록에 다수의 예시가 수록되어 있다. 이를 활용

하면 특정 조건에서 에너지 효율을 달성할 수 있는 가장 효과적인 기법들을 찾아볼 수 있다.

1장은 먼저 IPPC의 산업용 에너지 소비 및 에너지 효율 문제에 배경이 되는 정보를 제공한다. 다음에

경제적 측면과 매체통합적 영향의 문제, 에너지 효율에서 사용되는 용어(예: 에너지, 열, 일, 동력), 열역

학의 주요 법칙 등과 같은 핵심 문제를 비전문가도 알기 쉽게 소개하였다. 예를 들어, 열역학 제1법칙에

따르면 에너지는 생성되지도 손실되지도 않는다(한 가지 형태에서 다른 형태로 전환되는 것이다). 이는

공정이나 설비에서 에너지를 고려하면 효율성을 계산할 수 있다는 것을 의미한다. 제2법칙에 의하면 에

너지는 100 % 일로 전환될 수 없으며, 항상 약간의 에너지 손실이 발생한다. 이러한 손실은 저급열 또

는 저급에너지 형태로 나타난다. 따라서 어떠한 공정이나 기계도 100 %의 효율성을 달성할 수 없다. 1

요 약

iii

장은 에너지효율성 지표, 에너지 효율의 중요성과 이를 정의하는 데 따르는 문제점, 시스템 및 장치

(unit)의 경계 등에 대해 설명한다. 또한 구성 요소의 차원이 아닌 전반적인 시스템이나 설비 차원의 에

너지 효율 최적화의 필요성을 설명한다.

2장은 설비에 적용될 수 있는 ENE를 달성하기 위한 기법들에 대해 고찰한다. 먼저 에너지 효율 관리

시스템 (energy management system, ENEMS)을 논의하고, 다음에 ENEMS의 이행을 지원하는 기법들을

다룬다. 설비가 환경에 미치는 영향을 지속적으로 최소화하기 위한 실천 계획 및 투자를 통합적으로 수

립하는 일, 설비와 그 시스템을 하나로 묶어 전체를 살펴보는 일, 새롭게 설치되는 최신 설비에 에너지

효율이 높은 설계 및 공정 기술을 활용하는 일, 공정 통합의 강화를 통한 ENE의 증대, ENEMS의 주기적

인 활성화 등이 여기에 포함된다. EMEMS을 지원하는 기타 기법으로는 직원의 충분한 전문 기술 보유,

ENE 문제에 대한 소통, 효과적인 에너지 관리 및 유지, 에너지 사용의 모니터링 및 측정, 에너지 감사,

핀치 (pinch), 에너지유효이용도 (exergy), 엔탈피 분석, 열경제학 등과 같은 분석 도구, 설비 및 공정의

ENE 수준에 대한 모니터링 및 벤치마킹 등이 있다.

3장은 연소, 수증기, 열회수, 열병합 발전, 전력 공급, 전동식 하위 시스템, 펌프 시스템, 난방, 공기

조절 및 환기, 조명, 건조 및 분리 등에서의 에너지 효율화 기법을 고찰한다. IPPC 공정에서 연소가 중

요한 부분인 경우(예: 용해로의 경우), 관련 기법은 부문별 BREF인 산업분야별 BREF에서 다루고 있다.

최적가용기법 (BAT)

BAT장 (4장)은 2장 및 3장의 내용에 근거하여 유럽에서 최적가용기법으로 인정되는 기법을 언급한다.

아래에 그 내용을 요약하였으며, BAT 결론의 명확한 상세 내용을 확인하려면 BAT장 전체를 참조한다.

이 공통 기준서에서는 관련 에너지의 절감 또는 효율 값을 추출하거나 합의된 값을 도출할 수는 없

다. 에너지 효율 및 소비 수준 관련 공정별 BAT는 적절한 산업분야별 BREF에서 다루고 있다. 따라서

특정 설비에 대한 BAT는 관련 부문 BREF의 BAT와 다른 산업분야별 BREF(예: 연소 및 수증기에 관한

것인 경우 LCP BREF)에서 다루고 있는 활동자료에 관한 BAT, 그리고 이 기준서와 같은 일반적인 BAT

의 조합이라고 할 수 있다.

IPPC 지침의 목적은 통합환경관리를 통해 높은 수준의 환경보호를 달성하고, 이를 통해 에너지 효율

및 천연 자원의 신중한 이용을 가능하게 하는 데 있다. 이 지침은 특정 산업 설비에 대한 허용 기준을

체계화하여 이를 운영하는 사업장이나 규제하는 기관 모두가 설비의 가동 및 그에 따른 오염문제를 전

체적으로 이해하고 이를 통합적으로 다룰 것을 요구하고 있다. 이러한 통합 접근법의 총괄적인 목표는

반드시 산업 공정의 설계, 구축, 관리 및 통제 기능을 개선해 환경이라는 하나의 큰 틀에서 보았을 때

높은 수준의 환경 보호를 달성하는 것이다. 이러한 접근 방법의 핵심은 3조에 명시되어 있는 일반 원칙

이다. 즉 운영자는 오염에 대한 모든 적절한 예방 조치를 강구해야 하며, 특히 최적가용기법 (BAT)을

적절히 활용해 에너지 효율을 포함하는 환경적 성능을 개선할 것을 요구하고 있다.

IPPC 지침 부록 IV는 최적가용기법을 결정할 때 고려해야 할 사항을 목록으로 나타내는데, 이러한 기

법의 결정에 따르는 예상 비용, 편익, 주의 및 예방 원칙 등을 감안해 포괄적 적용 또는 특정 부문에 한

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

iv

정해서 적용할 것을 요구하고 있다. 이 목록은 17(2)조의 준수를 돕기 위해 유럽연합 위원회(이하 위원

회)에서 발간한 정보를 포함하고 있다 (BAT 기준서 또는 BREFs).

허가를 관장하는 관련 기관은 허가 조건을 심사할 때 3조에 명시되어 있는 일반 원칙을 고려해야 한

다. 허가 조건은 배출한계값을 포함해야 하며 필요시 이와 동등한 수준의 한계값 (parameters) 또는 기술적

수단 (technical measures)으로 이 값을 추가 또는 대치한다. 지침 9(4)조는 다음과 같이 규정하고 있다.

(최적가용기법 및 환경질 기준, 환경질 기준의 준수에 관한 10조 규정에 피해를 가하지 않는 범위 내

에서) 배출한계값, 이와 동등한 한계값 (parameters) 및 기술적 수단 (technical measures)은 최적가용기

법에 기초한 것이어야 하며, 특정 기법이나 기술을 규정하지 않더라도 해당 설비의 기술적 특성, 지리적

위치, 현지 환경조건 등을 감안해야 한다. 어떠한 경우에도 허가 조건에는 장거리이동 또는 경계를 넘는

오염의 최소화에 관한 규정이 포함되어야 하며, 높은 수준의 환경 보호를 달성하는 것이어야 한다.)

회원국은 지침 11조에 따라 관계기관이 최적가용기법을 채택하거나 이러한 기법의 발전에 대해 최신

정보를 보유하도록 조치해야 한다.

이 기준서에 포함되어 있는 정보는 구체적 사례를 통하여 에너지 효율에 대한 BAT를 확정하는 데 필

요한 데이터를 제공하기 위한 것이다. BAT를 결정하고 BAT기반 허가 조건을 수립할 때는, 에너지 효율

문제를 포함하는 높은 수준의 환경 보호라는 총괄적 목표를 염두에 두어야 한다.

BAT장인 4장에는 일반적 의미에서 BAT와 함께 사용될 수 있다고 판단되는 기법들을 설명하고 있다.

이는 BAT기반 허가 조건을 결정하거나 9(8)조에 따라 포괄적으로 적용되는 규칙을 제정하는 데 도움이

되는 에너지 효율에 관한 일반적인 지침을 제공하기 위한 것이다. 그러나 이 기준서에서는 허가서에 포

함될 에너지 효율 값을 제시하지는 않는다. 신규 설비의 설계는 여기서 제시하는 포괄적인 BAT 수준

또는 그 보다 나은 성능을 실현할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 기존 설비도 각각의 기술적 및 경제

적 여건에 따른 적용의 제한이 있겠지만 이러한 일반적 BAT 수준 이상으로 개선해 나갈 수 있을 것으

로 생각된다. 기존 설비의 경우, 개선 시 경제적 및 기술적 실행 가능성도 함께 고려해야 한다.

BAT장에서 제시하는 기법이 반드시 모든 설비에 공통적으로 적합한 것은 아니다. 반면에 장거리이동

또는 경계를 넘는 오염의 최소화를 포함하는 높은 수준의 환경 보호를 달성해야 한다는 점에서 볼 때

허가 조건은 단순히 지역 여건만을 고려해서는 안 된다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 기준서에 포함되

어 있는 정보를 충분히 고려해야하며 허가 기관은 이점에 유념해야 할 것이다.

에너지 효율의 중요성을 염두에 두는 것은 매우 중요하다. 그러나 높은 수준의 환경 보호라는 단일

목표를 달성하는 데도 종종 다양한 유형의 환경 영향 사이의 균형적인 판단이 필요하며 이러한 판단은

현지 여건의 영향을 받는 경우가 많다. 따라서 다음과 같은 결론에 도달하게 된다.

• 설비의 모든 활동 및 시스템의 에너지 효율을 동시에 극대화할 수 없다.• 총 에너지 효율을 극대화하는 동시에 소비 및 배출을 최소화할 수 없다. (예를 들어, 에너지 소비

없이 대기오염물질의 배출을 줄일 수 없다.)

요 약

v

• 설비의 전체적인 효율을 극대화하기 위해 단일 시스템 또는 여러 시스템이 탈 최적화 (de- optimized)될 수 있다.

• 에너지 효율 극대화와 제품 품질, 공정의 안정성 등과 같은 기타 요인 사이의 균형 유지는 반드시 필요하다.

• 지속가능에너지원 및 폐열 또는 과잉열의 사용은 에너지 효율이 다소 떨어지더라도 1차 연료를 사용하는 경우보다 지속 가능성이 뛰어나다.

‘에너지 효율 최적화’ 방안으로서의 에너지 효율화 기법

모든 IPPC 분야에서 에너지 효율에 대한 공통 접근 방법은 에너지는 모든 설비에서 사용된다는 것과

다수의 IPPC 분야에서 공통 시스템 및 장비가 사용되는 것을 전제로 한다. 따라서 에너지 효율에 대한

포괄적 선택은 특정 활동과는 무관한 독립적인 것이 된다. 이를 기초로 전체적인 에너지 고효율을 달성

할 수 있는 가장 효과적인 방안을 담고 있는 BAT 도출이 가능해진다. 그러나 이는 공통적인 BREF이므

로 산업분야별 BREF보다는 광범위해야 하며, 현장의 공정, 장치 및 시스템 사이의 상호 작용 등을 감안

해야 한다.

에너지 효율 및 에너지 소비 수준에 대한 공정별 BAT는 관련 산업분야별 BREF에서 다루고 있다.

BREF 최초 시리즈가 완성되었으며 [283, EIPPCB]에 개괄적으로 요약해 놓았다.

BAT장(4장)이나 2장 및 3장 어느 곳에도 검토할 만한 모든 기법들의 목록을 제시하지 않기 때문에

여기에 수록된 기법들 외의 다른 기법이 존재하거나 개발될 수 있으며, 이러한 기법 또한 IPPC 및 BAT

의 틀 안에서 동일한 효력을 갖게 된다.

신규 또는 최신개량 설비나 공정에서 BAT를 이행하는 일은 대체로 어려운 일이 아니다. 대부분의 경

우 에너지 효율의 최적화는 경제적 타당성이 있다. 기존 설비 내에서의 BAT 이행은 기존 인프라 및 현

지 여건 때문에 그다지 용이한 일은 아니다. 기존 설비의 경제적, 기술적 개선 시행 가능성을 감안해야

하기 때문이다. 2장 및 3장에서 이러한 기술의 적용 부문을 고찰하고 그 내용을 BAT별로 4장에 요약해

놓았다.

그렇지만 이 기준서에서 신규 설비와 기존 설비를 전체적으로 구분해 놓지는 않았다. 그러한 구분이

산업 현장의 책임자로 하여금 BAT를 보다 적극적으로 채택하는 원인으로 작용하지는 않을 것으로 생각

된다. 에너지 효율을 제고하기 위한 조치는 일반적으로 투입 비용을 회수할 수 있고, 또 에너지 효율의

높은 중요성 때문에 재정적 인센티브를 포함하는 다수의 정책 방안이 알려져 있다. 이중 일부를 부록에

수록하였다.

기법들 중 일부는 유용성이 뛰어나 자주 채택되지만 다수의 기법은 제3자의 협력이 있어야 이행 가능

하다(예: 열병합 발전). 이점은 IPPC 지침에서 다루지 않고 있다. 제3자의 협조 및 동의가 설비 운영자

임의로 획득할 수 있는 것이 아니기 때문에 IPPC 허가 범위에서 이를 제외시킬 필요가 있다.

설비 차원에서 에너지 효율을 달성하기 위한 일반적인 BAT

단일 설비 차원에서 에너지 효율을 가져오는 핵심 요소는 공식 관리를 통한 접근 방법이다. 현장에서

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

vi

적용되는 다른 BAT도 에너지 효율 관리를 지원하며 이를 달성하는 데 필요한 보다 상세한 기법을 제공

한다. 이러한 기법들은 모든 설비에 적용 가능하다. 범위(예: 상세한 정도, 최적화 빈도, 검토 대상 시스

템) 및 적용 기법은 설비의 규모, 복잡성 및 구성 시스템의 에너지 요구량에 따라 다르다.

에너지 효율 관리

• BAT는 현지 사정에 맞게 아래에서 열거하는 특징이 포함된 에너지 효율 관리 시스템 (ENEMS)을 이행하고 유지하는 기법이어야 한다.

- 최고 경영층의 책무

- 설비의 에너지 효율 방침을 위한 최고 경영층의 결정

- 목적과 목표의 계획 및 수립

- 다음 사항에 특별히 중점을 둔 절차의 시행 및 운영

▶ 직원 인적 구조 및 책임, 훈련, 자각 및 능력, 의사소통, 직원 참여, 문서화, 효율적 공정 관리,

유지보수 프로그램, 응급 사태 대비 및 대응, 에너지 효율 관련 법규 및 협약(협약이 있는 경

우)의 준수

- 벤치마킹

- 다음 사항에 중점을 둔 성능 점검 및 시정 조치

▶ 모니터링 및 측정, 시정 및 예방 조치, 기록 보관, ENEMS가 계획안과 일치하는지, 적절히 시행

되고 유지되는지 등을 판단하는 독립적인 (적용되는 경우) 내부 감사

- 최고 경영층의 ENEMS 및 ENEMS의 지속적인 적합성, 타당성, 효과 등에 대한 검토

- 신규 장치를 설계할 때, 장치의 최종 폐기로 인한 환경 영향의 고려

- 에너지 효율화 기법의 개발 및 발달의 추적 및 수용

ENEMS는 다음과 같은 조치를 포함할 수 있다 :

• 연도별 목표 대비 비교가 가능한 정기적인 에너지 효율 선언문(외부 인증 여부 상관없음)의 작성 및 공표

• 외부 감사 및 인증을 획득한 관리 시스템 및 감사 절차• 국내 또는 국제적으로 용인된 에너지 효율에 관한 자발적 관리시스템의 이행 및 지원

지속적인 환경 개선

• BAT는 실행 방안 및 투자를 통합적으로 계획함으로써 비용에 따른 편익과 매체 통합적 영향을 감안해 단기, 중기, 장기에 걸친 설비의 환경 영향을 지속적으로 최소화 한다.

이는 모든 설비에 적용 가능하다. ‘지속적’이란 것은 실행 방안이 시간을 두고 반복됨을 의미한다. 예

를 들어, 모든 계획 및 투자를 결정할 때는 시설운영에 따른 환경 영향을 줄이기 위한 전체적인 장기

목표를 고려한다. 개선은 선형(線形)적이 아니고 단계적이며, 대기오염을 줄이기 위해 에너지 사용량이

증가하는 것과 같은 매체통합적 영향을 고려할 필요가 있다. 환경에 전혀 영향을 주지 않는 방법은 존

재하지 않으며 비용 대 편익비가 없거나 거의 없는 시점이 있을 수 있다. 그렇지만 시간이 경과하면서

요 약

vii

실현 가능성도 변할 수 있다.

설비측면에서의 에너지 효율 및 절감 기회 확인

• BAT는 감사를 통해 설비측면에서 에너지 효율에 영향을 미치는 것을 확인하기 위한 것이다. 이때 감사는 시스템 접근 방법과 서로 일관성을 갖는 것이 매우 중요하다.

이는 개선 또는 재건축 계획 전에 있는 모든 기존 설비에 적용된다. 감사는 외부 감사 또는 내부 감

사 중 어느 것이든 무방하다.

• 감사를 실시할 때 BAT로 다음 사항을 확인할 수 있다. - 설비, 구성 시스템 및 공정에서의 에너지 사용

- 에너지 사용 장치 및 설비에서 사용되는 에너지 유형 및 소비량

- 아래의 경우와 같은 에너지 사용의 최소화 가능성

▶ 가동 시간의 조절/감축(예: 사용하지 않을 때 스위치 끄기)

▶ 단열 수준의 최적화

▶ 유틸리티, 관련 시스템 및 공정의 최적화(에너지 사용 시스템은 BAT 참조)

- 대체 공급원 또는 효율성이 보다 높은 에너지 사용 가능성 특히 다른 공정 및 시스템의 과잉 에

너지 사용 가능성

- 과잉 에너지를 다른 공정 및 시스템에서 사용할 수 있는 가능성

- 열 품질의 향상 가능성

• BAT는 에너지 최적화를 확인하고 이를 계량화하기 위해 다음과 같은 적절한 도구 또는 방법론을 사용한다.

- 에너지 모델, 데이터베이스 및 에너지수지

- 핀치 방법, 에너지유효이용도 또는 엔탈피 (enthalpy) 분석 또는 열경제학 등과 같은 기술

- 추정치 및 계산치

적절한 도구의 선택은 분야 및 현장의 복잡성에 따라 다르며 관련된 절에서 상세히 다루고 있다.

• BAT는 설비 범위내에서, 시스템간 또는 제3의 시설간의 적합한 에너지 회수 방법을 제안한다.

이 BAT는 회수 가능한 열 및 과잉 열을 적절히 사용할 수 있을 경우에 유용하다.

에너지 관리를 위한 시스템 접근법

• BAT는 설비의 에너지 관리를 위해 시스템 접근법으로 에너지 효율을 최적화한다. 예를 들어, 다음과 같은 시스템이 최적화 대상이 된다.

- 프로세스 장치 (부문별 BREF 참조)

- 다음과 같은 가열 시스템

▶ 수증기

▶ 온수

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

viii

- 냉각 및 진공 (ICS BREF 참조)

- 다음과 같은 모터 구동 시스템

▶ 압축 공기

▶ 펌프

- 조명

- 건조, 분리 및 농축

에너지 효율 목표 및 지표의 수립 및 검토

• BAT는 다음과 같은 작업을 통해 에너지 효율 지표를 수립한다. - 설비 및 필요한 경우 개별 공정, 시스템 및 장치 등의 에너지 효율 지표를 확인하고 시간 경과

또는 에너지 효율 방안 시행 후 이들의 변화를 측정한다.

- 지표와 연관된 적정 경계를 확인하고 이를 기록한다.

- 관련 공정, 시스템 및 장치의 에너지 효율의 변동을 야기하는 요소를 확인하고 이를 기록한다.

일반적으로 2차 에너지 또는 최종 에너지가 현재 진행되는 상황을 모니터링 하는데 사용된다. 일부의

경우 단일 또는 여러 개의 2차 에너지 또는 최종 에너지 지표가 사용된다(예: 수증기 및 전기). 에너지

벡터 및 유틸리티에서 사용(또는 변경)을 결정할 때 지표는 2차 또는 최종 에너지가 될 수 있다. 그러나

현장 여건에 따라서는 2차 에너지 벡터 및 매체통합적 영향의 생성 효율을 감안할 때 1차 에너지 또는

탄소 수지 (Carbon balance)와 같은 기타 지표를 사용할 수 있다.

벤치마킹

• BAT는 검증된 자료를 이용할 수 있는 경우에 분야별, 국가간, 지역간의 체계적이고 규칙적인 비교, 벤치마킹을 수행한다.

벤치마킹 주기는 분야별로 다르며 대체로 수년 동안 이어진다. 이는 벤치마크 데이터가 단기간에 급

격히 또는 심각하게 변경되는 경우가 드물기 때문이다.

에너지 효율적 설계 (energy efficient design, EED)

• BAT는 신규 설비, 장치 또는 시스템의 계획 또는 중요한 업그레이드를 계획할 때 에너지 효율을 최적화하며, 다음과 같은 사항을 모두 고려한다.

- EED는 투자 계획이 확정되지 않은 상태라 하더라도 개념설계/기본설계 단계 초기에 실시해야 하

며 입찰 참여 과정에서 이를 감안해야 한다.

- 에너지 효율 기술의 개발 및 선택

- 기존 데이터 또는 지식의 보완을 위해 데이터를 수집하되 수집 작업은 설계 프로젝트의

일환으로 또는 별도로 실시한다.

- EED 작업은 반드시 에너지전문가가 수행한다.

- 에너지 소비의 초기 도표화 (mapping)는 프로젝트 조직 내에서 향후 에너지 소비에 영향을 미치

는 당사자에게 정의하고, 이들과 향후 설비의 EED 최적화를 도모한다. 예를 들어, 특정한 운영인

요 약

ix

자에 책임있는 기존 설비의 직원이 여기에 해당된다.

해당 조직 내에 에너지 효율에 관한 관련 전문 지식이 없는 경우 (예: 에너지 집약 산업이 아닌 경우)

필요한 ENE 전문 지식은 외부의 도움을 얻어 해결해야 한다.

공정 통합의 확대

• BAT는 설비 안에서 또는 제3자와 함께 여러 공정 또는 시스템 사이의 에너지 사용의 최적화를 시도한다.

에너지 효율 우선 추진력 유지

• BAT는 다음과 같은 기법들을 사용해 에너지 효율 프로그램을 지속적으로 추진한다. - 구체적인 에너지 관리 시스템을 구현한다.

- 에너지 효율에 대한 의무 및 신용을 모두 사용자/요금 지불인이 책임지는 실제 사용량(측정된)에

근거한 에너지 사용량 계산

- 에너지 효율을 위한 이익 창출 센터의 마련

- 벤치마킹

- 새로운 시각에서 기존 관리 시스템의 재검토

- 조직의 변화를 관리하는 기법의 사용

처음 3개의 기법은 해당 절의 데이터에 따라 적용된다. 나머지 3개의 기법들은 평가 대상 ENE 프로

그램의 진전을 보면서 충분한 시간 간격(몇 년)을 두고 적용해야 한다.

전문 인력 관리

• BAT는 다음과 같은 기법들을 사용해 에너지 효율 및 에너지 사용 시스템에 관한 전문 인력을 관리한다.

- 유능한 직원의 신규 채용 및 직원 훈련. 훈련은 사내 직원, 외부 전문가가 담당하며 정식 훈련 과

정을 이수하거나 자율학습/자기계발 등의 방식을 활용한다.

- 직원을 생산 라인에서 주기적으로 제외시켜 일정한 기간 동안 연구 활동에 종사하게 한다(근무

중인 시설 내부 또는 기타 장소에서 실시)

- 현장 간에 내부자원의 공유

- 정해진 기간 동안의 연구 활동을 위한 전문 자문가 기용

- 전문 시스템 및 기능의 아웃소싱 (outsourcing)

효과적인 공정 관리

• BAT는 다음과 같은 기법들을 통해 효과적 공정 관리를 확실히 실현한다. - 절차를 숙지하고, 이해하며, 준수할 수 있도록 시스템을 확립한다

- 에너지 효율에 필요한 핵심 성능 매개변수를 정의하고 최적화하고 이를 모니터링 한다.

- 해당 매개변수를 문서화 또는 기록한다.

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

x

유지보수

• BAT는 다음 모든 사항을 적용해 에너지 효율 최적화를 위한 유지보수를 수행한다. - 유지보수의 계획 및 실행 책임의 명확한 배정

- 장비, 기준 등의 기술 명세와 장비 고장 및 처리 결과 등에 기초한 조직화된 유지보수 프로그램의

마련. 설비 조업 중지 기간을 포함해서 유지보수 실시 계획을 잡는 것이 이상적이다.

- 적절한 기록 보관 시스템 및 진단 검사를 통한 유지보수 프로그램의 지원

- 정기 유지보수 활동을 통한 고장 및 이상, 에너지 효율의 손실, 또는 에너지 효율개선

가능 부분 등을 확인

- 에너지 사용에 영향을 주는 누출, 고장 장비, 노후 베어링 등의 확인 및 신속한 보수

신속한 보수 작업은 제품 품질, 공정의 안정성, 건강 및 안전 문제 등과 균형을 맞춰야 한다.

모니터링 및 측정

• BAT는 문서화된 절차를 수립해 에너지 효율에 중요한 영향을 미치는 운영 및 작업의 핵심적 특징을 정기적으로 모니터링하고 이를 측정한다. 이 문서에 적절한 해결 방안이 제시되어 있다.

에너지 사용 시스템, 공정, 활동 또는 장비에서 에너지 효율을 달성하기 위한 최적가용기법

일반적 BAT는 위에서 보는 바와 같이 설비 전체를 이해하는 일이 얼마나 중요한지를 보여준다. 그리

고 여러 시스템의 필요 및 목적, 그와 연관된 에너지 및 상호 작용의 평가에 대한 중요성을 보여준다.

다음과 같은 사항이 포함된다.

• 시스템 및 시스템 성능의 분석 및 벤치마킹• 비용 대 편익 및 매체통합적 영향을 감안한 에너지 효율 최적화를 위한 실천 방안 및 투자 계획의

수립

• 신규 시스템 설치의 경우, 장치 또는 시스템의 설계 및 프로세스의 선택에서 에너지 효율의 최적화• 기존 시스템을 대상으로 정기 모니터링 및 유지보수를 포함하는 시스템의 운영 및 관리에서 시스템

에너지 효율의 최적화

따라서 다음의 목록에 있는 시스템에 적용되는 일반적 BAT는 시스템 최적화 방안의 하나로 가정한다.

IPPC 설비에서 일반적으로 나타나는 연관 활동, 시스템, 프로세스는 다음과 같이 요약할 수 있다.

• BAT를 이용한 최적화 대상은 다음과 같다. - 연소

- 수증기 시스템

이러한 최적화 작업에는 다음과 같은 기법들이 사용된다.

▶ 산업분야별 BREF의 분야별 기법

▶ LCP BREF와 이 기준서 (ENE)에 제시되어 있는 기법

요 약

xi

• BAT는 이 기준서에 제시되어 있는 기법들을 사용해 아래 목록의 구성 요소를 최적화 한다. - 압축 공기 시스템

- 펌프 시스템

- 냉난방 및 공조 (heating, ventilation and air conditioning, HVAC) 시스템

- 조명

- 건조, 농축 및 분리 공정. 이러한 공정에서 열 공정과 함께 기계적 분리를 사용하고자

하는 것도 BAT이다.

시스템, 공정 또는 활동에 대한 BAT로는 다음과 같은 것들이 있다.

열회수

• BAT는 다음과 같은 두 가지 작업을 모두 수행함으로써 열 교환기의 효율을 유지한다. - 정기적인 효율 모니터링

- 고장의 예방 또는 수리

냉각 기법 및 관련 BAT는 ICS BREF를 참조한다. BAT는 냉각 과정에서 방열하기 보다는 폐열을 사용

하는 방법을 제시한다. 냉각이 필요한 부분에서 외부공기에 의한 자연냉방의 장점을 고려한다.

열병합발전

• BAT는 설비 내부 및 외부에서 (제3자의 시설과 함께) 열병합발전의 가능성을 모색한다. 많은 경우에 있어서 공공기관(지방, 지역 또는 국가 차원)이 이러한 합의 도출을 추진해 왔으며 이러

한 계획의 제3자가 되기도 한다.

전력 공급

• BAT는 현지 전력 공급 회사의 요건에 맞추어, 이 기준서에 제시되어 있는 기술을 이용해 적용성에 따라 역률 (power factor)을 증가시킨다.

• BAT는 전원장치의 고조파를 점검하고 필요한 경우 필터를 장착한다. • BAT는 이 기준서에 제시되어 있는 송배전 효율을 적용성에 따라 최적화한다.

전동기 구동 하위 시스템

전기 효율이 높은 모터 (electrically efficient motors, EEMs) 및 가변속도 구동기 (variable speed

drive, VSD)로 교체하는 방식은 에너지 효율을 고려할 때 가장 손쉬운 방법 중의 하나이다. 그러나 이

방법도 모터가 장착된 시스템의 전체적인 틀 안에서 사용해야 하며 그렇지 않은 경우에는 다음과 같은

위험이 따른다.

• 시스템 용도 및 크기의 최적화 및 차후의 모터 구동기 요건의 최적화에서 오는 잠재적 편익의 상실• VSD를 잘못 적용할 때 발생하는 에너지 손실• BAT는 다음과 같은 순서로 전동기를 최적화한다. - 모터가 장착되어 있는 시스템 전체(예: 냉각 시스템)를 최적화한다.

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

xii

- 이어 적용 가능성에 따라 제시된 기법들을 적용해 새로 설정된 부하 요건에 맞게 시스템 내의 모

터를 최적화한다.

- 에너지 사용 시스템의 최적화가 완료되면 제시된 기법 및 아래 기준에 맞게 나머지(최적화되지

않은) 모터를 최적화한다.

i) 연간 가동 시간이 2,000시간인 나머지 모터를 우선 EEMs으로 대체한다.

ii) 연간 가동 시간이 2,000시간이 되고, 가동 시간의 20 % 이상을 용량의 50 % 미만으로 가변

하중에 따라 가동하는 모터는 가변속도 구동기 설치 대상에 포함시켜야 한다.

합의 정도

높은 합의가 이루어졌으며, 상반된 의견은 기록되지 않았다.

연구 및 기술 개발

유럽연합 집행위원회 (EC)는 자체 연구·기술 개발 (Research and Technological Development, RTD)

프로그램을 통해 청정 기술, 폐수처리 최신기술, 재생기술 및 관리 기술에 관한 일련의 프로젝트를 시작

하고 지원하고 있다. 이러한 프로젝트는 향후 BREF 검토 시 기여할 것으로 생각된다. 따라서 독자들은

이 기준서의 주제 범위와 연관되는 연구 결과를 유럽 IPPC 사무국(European Integrated Pollution

Prevention Control Bureau, EIPPCB)에 보내주기 바란다 (서문 참조).

서 문

xiii

서 문

1. 본 기준서의 위상

본 기준서 (document)에서 “입법지침 (the Directive)”이란, 별도의 명시가 없는 한 통합환경관리

(Integrated Pollution Prevention and Control, IPPC)에 관한 위원회 입법지침 (Council Directive)

2008/1/EC을 가리킨다. 동(同) 입법지침과 마찬가지로 본 기준서도 작업장의 보건 및 안전에 관한 유럽

공동체 규정을 따른다.

본 기준서는 최적가용기법 (Best Available Techniques, BAT), 관련 모니터링 및 해당 기술의 발전에

대한 EU 회원국과 관련 산업계 사이의 정보교환의 산물이다. 본 기준서는 입법지침 제17(2)조에 따라

유럽연합 집행위원회 (European Commission, EC)가 발표한 것이다. 그러므로 “최적가용기법”을 결정할

때에는 입법지침의 부록 IV에 따라 본 기준서를 참고해야 한다.

2. 문서 작업의 위임

이 기준서는 산업 설비의 에너지 효율과 관련해서 유럽기후변화프로그램 (European Climate Change

Programme, ECCP)의 이행을 위해 위원회의 특별한 요청에 따라 구체적으로 그 권한이 위임된 것이다.

ECCP는 IPPC 지침의 에너지 효율 규정이 효과적으로 이행될 수 있도록 장려하고, 포괄적 에너지 효율

기술을 다룬 공통의 BREF (BAT 기준서)를 작성을 요구했다.

3. IPPC 입법지침의 주요 법적 의무 및 BAT의 정의

본 기준서가 작성된 법률적 맥락에 대한 독자의 이해를 돕기 위하여, 최적가용기법이란 용어에 대한

정의를 포함해 IPPC 입법지침 중에서 가장 관련이 있는 몇몇 조항에 대해서 설명하기로 한다. 본 기준

서에 기술된 내용은 완벽하다고는 할 수 없으며, 단지 정보를 제공할 목적으로만 사용된다. 또한 기술된

내용은 법률적 효력이 없으며, 입법지침의 실제 조항을 변경하거나 왜곡할 수 없다.

이 입법지침의 목적은 부록 I에 제시되어 있는 활동들로 인한 오염을 통합적으로 예방·제어하여 환경

전반에서의 보호 수준을 높이는 것이며 입법지침의 법률적 근거는 환경 보호와 관련이 있다. 또한 입법

지침을 실행할 때에는 유럽공동체의 산업 경쟁력 확보와 같은 유럽공동체의 다른 목표들을 고려하여 지속

가능한 발전에 기여하여야 한다.

보다 구체적으로 말하자면, 입법지침에서는 산업별 분류에 따른 배출시설에 대해서 배출시설 운영자와

규제기관 모두가 해당 시설의 잠재적 배출 및 소비수준을 전체적으로 종합 검토하도록 하는 허가체계를

규정하고 있다. 이러한 통합적 접근의 최종적인 목표는 산업 공정관리 및 공정제어를 개선하여 환경

전반에 대한 보호 수준을 높이는 것이다. 그리고 이러한 접근방식의 핵심은 배출시설 운영자가 모든 적

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

xiv

절한 오염 예방조치, 특히 환경성능을 높여 주는 BAT를 적용해야 한다고 규정한 제3조의 일반 원칙에

있다.

입법지침 제2(12)조의 정의된 ‘최적가용기법’이란 ‘가장 효과적이고 앞선 단계의 산업 활동 및 관련 배

출시설의 운영방식으로, 전체적으로 오염물질과 그 환경 영향을 예방하고, 예방할 수 없는 경우에는 오

염물질의 배출과 환경영향을 저감하기 위해 설정된 배출한계값 (emission limit values)과 관련하여, 원칙

상 그러한 배출한계값의 근거를 제시하는 데 실질적으로 적합한 특정 기법을 말한다.’ 또한 제2(12)조에

이 정의를 다음과 같이 보다 구체적으로 설명하고 있다.

‘기법 (techniques)’이란, 적용된 기술 (technology) 뿐만 아니라 해당 배출시설을 설계·구축· 유지보

수·운영·해체하는 방법 (the way)도 포함하는 개념이다.

‘가용 (available)’ 기법이란, 배출시설 운영자가 합리적으로 이용할 수 있는 한, 그 기법이 해당 EU 회

원국 내에서 사용되거나 만들어진 여부와 관계없이, 비용과 편익을 고려했을 때 경제적·기술적 실현성

이 있으며 관련 산업부문에서 실행할 수 있는 규모로 개발된 기법을 말한다.

‘최적 (best)’이란 전반적으로 높은 수준의 환경 보호를 성취할 수 있는 가장 효과적이라는 의미이다.

또 입법지침의 부록 IV에는 ‘BAT 결정에 있어 일반적인 경우 또는 특정 경우에 대해 고려해야할

사항’에 관한 목록을 수록하고 있다. ‘BAT를 결정할 때에는 해당 조치 (measure)의 비용과 편익 그리고

대비와 사전예방의 원칙을 염두에 두어야 한다’. 이러한 고려사항에는 유럽연합 집행위원회가 입법

지침 제17(2)조에 준거해 발표한 정보도 포함된다.

허가기관은 제반 허가 조건을 결정할 때 입법지침 제3조에 명시된 일반 원칙들을 고려해야 한다.

허가서 조건에는 배출한계값이 포함되어야 하며, 필요시 이 배출한계값은 동등한 수준의 한계값

(parameters)이나 기술적 수단 (technical measures)으로 보완 또는 대체되어야 한다. 입법지침 제9(4)조

에 따르면, 배출한계값 및 이와 동등한 수준의 한계값과 기술적 수단은 일반 기법이나 특정 기술을 사

용하도록 규정하지는 않지만 환경기준 (environmental quality standard)을 준수하면서, 해당 배출시설의

기술적 특징, 지리적 위치, 현지 환경 조건 등을 감안한 최적가용기법 (best available techniques)에

기반을 두어야 한다. 어떠한 경우에도 제반 허가 조건은 장거리 또는 국가간 오염물질 이동의 최소화에

대한 조항이 포함되어 환경 전체를 적극적으로 보호하도록 해야 한다.

입법지침 제11조에 따르면 EU 회원국은 자국의 담당 기관이 최적가용기법의 발전 사항을 따르거나

숙지하게 할 의무가 있다.

4. 본 기준서의 작성 목적

이 문서는 위 (3)항에서 다룬 지침의 요건을 실행하는 데 도움이 되는 방안을 권고하기 위해 작성했다.

입법지침 제17(2)조에 따라 유럽연합 집행위원회는 ‘최적가용기법, 관련 모니터링, 최적가용기법의 발

서 문

xv

전 사항 등에 관한 각 EU 회원국과 관련 산업계간의 정보교환’ 을 조직화하고 그 정보교환의 결과물을

발간해야 한다.

본 입법지침의 설명조항 27 (recital 27)에 따르면 정보교환의 목적을 ‘유럽 공동체 차원에서의 최적가

용기법에 대한 정보 발전·교환 노력은 유럽공동체내 기술적 불균형을 해소하고 유럽공동체에서 사용되

는 한계값 (limit values)과 기법을 전 세계에 알리고 EU 회원국들이 입법지침을 효율적으로 실행할 수

있도록 돕는데 있다’라고 기술하고 있다.

유럽연합 집행위원회 (EU 집행위원회의 환경총국)는 제17(2)조에 따라 정보교환포럼 (Information

Exchange Forum, IEF)을 구성하여 업무를 지원하였고 이 포럼의 산하에 많은 기술작업반 (Technical

Working Group, TWG)이 조직되었다. 제17(2)조에 따라 정보교환포럼과 기술작업반에는 모두 각 EU 회

원국 및 산업의 대표자가 포함된다.

일련의 기준서들의 목적은 제17(2)조에 따라 실시된 정보교환 활동을 정확히 반영하고, 허가기관이 허

가 조건에 대해서 판단할 때 고려해야 할 기준 정보를 제공하는 것이다. 이 기준서들은 최적가용기법에

관한 주요 정보 제공을 통해 환경성능을 개선하는 중요한 도구가 될 것이다.

5. 정보 출처

본 기준서는 특히 유럽연합 집행위원회의 업무를 돕기 위해 구성된 실무그룹들의 전문지식 등 다양하

게 수집된 정보를, 집행위원회 (Commission)를 통해 검증하여 요약한 것이다. 이와 관련하여 도움을 준

모든 분들께 감사드린다.

6. 본 기준서의 이해 및 활용 방법

본 기준서의 정보는 특정한 경우에 BAT의 결정을 위한 자료로 사용할 목적으로 제공된다. BAT의 결

정과 BAT에 근거한 허가 조건을 설정할 때는 항상 환경 전반에 대한 높은 수준의 보호라는 전체 목표

를 염두에 두어야 한다.

다음은 각 장에 제시되어 있는 정보 유형에 대한 설명이다.

1장은 에너지 및 열역학의 용어 및 개념의 기초를 제공한다. 또한 산업 현장에서의 에너지 효율의 정

의, 에너지 효율의 모니터링 지표의 정의 및 개발, 설비의 경계 정의의 중요성, 구성 시스템 및 장치 등

을 설명한다.

2장 및 3장에서는 2개 이상의 산업 업종에서 볼 수 있는 에너지 효율화 기법을 상세하게 설명하고 있

는데, 이것은 BAT를 결정하거나 BAT 기반의 허가조건과 가장 연관성이 큰 기법이라고 볼 수 있다.

• 2장은 설비 전체 수준에서 고려되는 기법들을 설명한다.

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

xvi

• 3장은 에너지 소비량이 많고 설비 내에서 흔히 볼 수 있는 특정 시스템, 공정, 작업 활동 및 장비 등을 설명한다.

여기에는 달성 가능한 에너지 효율 방안, 기법들과 관련된 비용 및 매체통합적 영향 문제, IPPC 허가

가 필요한 설비(신규, 기존, 대규모 또는 소규모 설비) 등에 적용될 수 있는 기법의 범위 등이 포함된다.

4장은 일반적 의미에서 BAT와 호환가능한 다양한 기법들을 제시한다. 이는 BAT 기반의 허가 조건을

결정할 때, 사용된 에너지 효율화 기법의 평가 지표로서 활용되거나 제9(8)조에 따르는 포괄적 규칙을

설정하기 위한 것이다. 그러나 강조하고 싶은 점은 이 문서가 허가에 필요한 에너지 효율 기준치를 제

시하는 것은 아니라는 점이다. 적정 허가 조건을 결정할 때 현장의 조건, 즉 해당 설비의 기술적 특성,

지리적 위치, 업그레이드의 경제적, 기술적 실행 가능성 등을 함께 고려해야 한다.

환경 전체를 대상으로 높은 수준의 환경 보호를 달성하는 단일 목표의 경우에도 다양한 유형의 환경

영향 사이에서 절충적인 판단을 해야 하는 경우가 종종 있으며, 이러한 판단은 현지 여건의 영향을 받게

되는 경우가 많다.

이러한 문제 중 일부를 여기서 다루고자 했으나, 충분한 고찰은 불가능했다. 따라서 4장에 제시되어

있는 기법들이 반드시 모든 설비에 적절한 것이라고 할 수 없다. 한편 장거리이동 또는 경계를 넘는 오

염을 최소화하는 높은 수준의 환경 보호를 반드시 달성해야 하는 관점에서 볼 때 허가 조건은 단순히

현지 여건만을 기초로 설정해서는 안 된다는 점을 알 수 있다. 따라서 허가 기관에서 이 문서의 정보

를 충분히 고려하는 것은 매우 중요한 일이라 하겠다.

최적가용기법은 시간 경과에 따라 변화할 수밖에 없기 때문에 이 문서는 적정 시기마다 재검토되고

업데이트 되어야 한다. 의견이나 제안은 아래 주소의 미래기술연구소 (Institute for Prospective

Technological Studies, IPTS)의 유럽 IPPC 사무국(European Integrated Pollution Prevention Control

Bureau, EIPPCB)으로 보내주기 바란다.

Edificio Expo, c/Inca Garcilaso 3, E-41092 Sevilla, Spain

전화: +34 95 4488 284

팩스: +34 95 4488 426

이메일: JRC-IPTS-EIPPCB@ec.europa.eu

인터넷: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/

목 차

xvii

목 차

기준서 요약 ····················································································································································i

서문 ······························································································································································xiii

범위 ····························································································································································xxxi

1. 서론 및 용어 정의 ·································································································································1

1.1 서론 ······················································································································································1

1.1.1 EU 산업 분야에서의 에너지 ········································································································1

1.1.2 에너지 사용의 영향 ······················································································································2

1.1.3 에너지 효율이 지구 온난화 영향의 감소 및 지속 가능성 향상에 미치는 기여도 ·················3

1.1.4 에너지 효율 및 IPPC 지침 ··········································································································4

1.1.5 통합환경관리에서의 에너지 효율 ·································································································5

1.1.6 매체통합적 환경성 및 경제성 평가 주제 ····················································································6

1.2 에너지와 열역학 법칙 ·························································································································8

1.2.1 에너지, 열, 동력 및 일 ················································································································8

1.2.2 열역학 법칙 ·································································································································11

1.2.2.1 열역학 제1법칙: 에너지의 전환 ··························································································11

1.2.2.2 열역학 제2법칙: 엔트로피의 증가 ·······················································································12

1.2.2.3 에너지유효이용도 균형: 제1법칙과 제2법칙의 결합 ··························································14

1.2.2.4 특성 다이어그램 ···················································································································16

1.2.2.5 추가 정보 ·····························································································································17

1.2.2.6 비가역성의 확인 ···················································································································17

1.3 에너지 효율 및 에너지 효율 개선 지표의 정의 ··············································································19

1.3.1 IPPC 지침에 따른 에너지 효율 및 측정 ···················································································19

1.3.2 에너지의 효율적 사용 및 비효율적 사용 ··················································································19

1.3.3 에너지 효율 지표 ························································································································20

1.3.4 지표 이용의 기초 ························································································································23

1.3.5 시스템 및 시스템 경계의 중요성 ······························································································24

1.3.6 기타 중요한 관련 용어 ···············································································································25

1.3.6.1 1차 에너지, 2차 에너지, 최종 에너지 ················································································25

1.3.6.2 연료의 발열량 및 효율 ········································································································29

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

xviii

1.3.6.3 공급 및 수요 측면 관리 ····································································································30

1.4 산업에서의 에너지 효율 지표 ···········································································································30

1.4.1 기본 개념: 지표 및 기타 매개변수의 정의 ···············································································30

1.4.2 생산 장치의 에너지 효율 ···········································································································31

1.4.2.1 예시1. 단순 사례 ·················································································································31

1.4.2.2 예시2. 전형적인 사례 ··········································································································33

1.4.3 현장에서의 에너지 효율 ·············································································································36

1.5 에너지 효율 지표를 정의할 때 고려할 점 ·······················································································38

1.5.1 시스템 경계의 정의 ····················································································································39

1.5.1.1 시스템 및 시스템 경계의 결론 ···························································································44

1.5.2 설비 차원에서 고려해야 할 기타 중요 주제 ············································································45

1.5.2.1 보고 실행의 기록 ·················································································································45

1.5.2.2 에너지의 내부 생산 및 사용 ·······························································································45

1.5.2.3 폐기물 및 플레어 회수 ······································································································45

1.5.2.4 부하인자(생산 증가에 따른 특정 에너지 소비 (SEC) 감소) ·············································47

1.5.2.5 생산기법과 제품 개발에서의 변화 ······················································································47

1.5.2.6 에너지 통합 ··························································································································49

1.5.2.7 지속가능성 및 전반적 효율에 영향을 미치는 비효율적인 에너지 사용 ···························49

1.5.2.8 일반건물 냉난방 ·················································································································50

1.5.2.9 지역적 요인 ··························································································································51

1.5.2.10 현열 (sensible heat) ··········································································································51

1.5.2.11 기타 사례 ···························································································································51

2. 설비단계에서 고려되어야 할 에너지 효율 기법 ·············································································52

2.1 에너지 효율 관리 시스템 (ENEMS) ·································································································53

2.2 목적과 목표의 계획 및 수립 ············································································································63

2.2.1 지속적인 환경 개선 및 매체통합적 영향 ··················································································63

2.2.2 에너지 관리에 대한 시스템적 접근 ···························································································66

2.3 에너지 효율적 설계 (EED) ···············································································································67

2.3.1 공정 기술의 선택 ························································································································74

2.4 공정 통합의 확대 ······························································································································76

2.5 에너지 효율 방안 추진력의 유지 ·····································································································77

2.6 전문 인력(인적 자원) 보유 ················································································································80

2.7 의사소통 ·············································································································································82

2.7.1 Sankey 다이어그램 ·····················································································································84

2.8 효과적인 공정 관리 ···························································································································86

목 차

xix

2.8.1 공정 관리 시스템 ························································································································86

2.8.2 품질관리 (정도관리, 정도보증) 시스템 ······················································································90

2.9 유지보수 ·············································································································································92

2.10 모니터링 및 측정 ····························································································································94

2.10.1 간접 측정 기법 ·························································································································95

2.10.2 추정 및 계산 ·····························································································································96

2.10.3 계량 및 첨단 계량 시스템 ·······································································································97

2.10.4 파이프 내의 낮은 압력강하 유량측정 ······················································································99

2.11 에너지 감사 및 에너지 진단 ·········································································································100

2.12 핀치 방식 ·······································································································································106

2.13 엔탈피 및 에너지유효이용도 분석 ································································································113

2.14 열경제학 ·········································································································································116

2.15 에너지 모델 ····································································································································118

2.15.1 에너지 모델, 데이터베이스 및 균형 ······················································································118

2.15.2 모델을 이용한 유틸리티의 최적화 및 관리 ···········································································121

2.16 벤치마킹 ·········································································································································125

2.17 기타 툴 ···········································································································································128

3. 에너지를 사용하는 시스템, 공정, 또는 활동에서의 에너지 효율을 달성하기 위해

고려되는 기법들 ··································································································································129

3.1 연소 ··················································································································································130

3.1.1 배출가스 온도의 감소 ···············································································································135

3.1.1.1 공기 또는 물 예열기의 설치 ·····························································································137

3.1.2 열회수방식 및 축열식 버너 ······································································································140

3.1.3 과잉공기의 감소를 통한 배출가스 유량의 감소 ······································································143

3.1.4 버너 조절 및 제어 ····················································································································144

3.1.5 연료 선택 ··································································································································145

3.1.6 순 산소 연소 ·····························································································································146

3.1.7 단열에 의한 열손실 감소 ·········································································································148

3.1.8 노 개방을 통한 손실의 감소 ····································································································149

3.2 수증기 시스템 ··································································································································149

3.2.1 수증기의 일반적인 기능 ···········································································································149

3.2.2 수증기 시스템 성능을 향상시키기 위한 수단의 개요 ·····························································153

3.2.3 압력조절 장치 및 배압터빈의 이용 ·························································································155

3.2.4 운영 및 제어 기법 ····················································································································157

3.2.5 공급수 예열(이코노마이저의 이용을 포함) ··········································································160

EU 통합환경관리 (IPPC) BAT 기준서 _ 에너지 효율화 기법

xx

3.2.6 열 이동면에서의 스케일 (scale)의 방지 및 제거 ····································································163

3.2.7 보일러에서의 배출수 최소화 ····································································································164

3.2.8 탈기기 배출률의 최적화 ···········································································································167

3.2.9 보일러 단기정지 (short cycle) 손실의 최소화 ········································································168

3.2.10 수증기 분배 시스템의 최적화 ································································································170

3.2.11 수증기 파이프 및 응축수 회수 파이프에서의 단열 ····························································171

3.2.11.1 제거 가능한 단열 패드 또는 밸브 및 부속품의 설치 ···················································172

3.2.12 수증기트랩의 제어 및 수리 프로그램의 구현 ·······································································174

3.2.13 응축수의 재사용을 위한 수집 및 보일러로의 회수 ····························································178

3.2.14 습수증기 (flash steam)의 재사용 ···························································································179

3.2.15 보일러 배출수를 통한 에너지 회수 ·······················································································182

3.3 열회수 및 냉각 ································································································································183

3.3.1 열교환기 ····································································································································185

3.3.1.1 열교환기의 모니터링 및 유지보수 ····················································································188

3.3.2 열펌프(기계적 수증기 재압축 (MVR)을 포함) ·····································································189

3.3.3 냉각장치 및 냉각시스템 ···········································································································196

3.4 열병합발전 ········································································································································198

3.4.1 다양한 열병합발전의 유형 ········································································································199

3.4.2 3중 에너지발전 ·························································································································207

3.4.3 지역 냉방 ··································································································································211

3.5 전력 공급 ·········································································································································213

3.5.1 역률 수정 ··································································································································214

3.5.2 고조파 ········································································································································216

3.5.3 공급의 최적화 ···························································································································217

3.5.4 변압기의 에너지 효율 관리 ······································································································218

3.6 전기모터 구동 서브 시스템 ············································································································221

3.6.1 에너지 효율적인 모터 (EEM) ···································································································225

3.6.2 적정 모터 크기 ·························································································································227

3.6.3 가변 속도 구동기 ······················································································································228

3.6.4 전동 손실 ··································································································································228

3.6.5 모터 수리 ··································································································································228

3.6.6 리와인딩 ····································································································································229

3.7 압축공기시스템 (CAS) ·····················································································································232

3.7.1 시스템 설계 ·······························································································································239

3.7.2 가변 속도 구동기 (VSD) ··········································································································241

3.7.3 고효율 모터 (HEM) ··················································································································243

목 차

xxi

3.7.4 CAS 마스터 제어 시스템 ·····················································································�