안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
화학공정에서 에너지 효율과 원가가 충돌하는 가장 큰 이유는 초기 설비 투자비 사이의 구조적 상극 관계 때문입니다. 열역학적 효율을 극대화하여 에너지를 줄이려면 설비의 크기를 비약적으로 늘리거나 고가의 소재를 도입해야 하므로 초기 원가가 폭증하게 됩니다.
열교환기 네트워크에서 폐열 회수율을 극대화하려면 유체 간의 최소 온도 차이를 줄여야 합니다. 즉, 에너지를 수 % 더 아끼기 위해 필요한 열교환기 크기 및 설치 비용이 늘어납니다.
석유화학 에너지를 가장 많이 소비하는 증류탑은 구조적으로 높이와 스팀 사용량이 반비례합니다. 증류탑 높이를 낮추면 건설비는 절감되지만, 분리 효율을 유지하기 위해 환류비를 올려야 하므로 매월 지출되는 스팀 및 냉각수 비용이 폭증하기 때문입니다.
열역학 반응 효율을 높이기 위해 온도와 압력을 극단적으로 끌어올리면 반응 에너지 효율은 좋아지지만 이를 견디기 위해 단순 탄소강 대신 특수합금이나 초고압 반응기를 써야 하므로 설비 소재 원가가 급격히 상승합니다.