궁극적인 에너지절감형 스크류 압축기


Screw Compressor의 발전 추세


공장의 4대 에너지원 : 전기, 가스, 물, 압축공기

  - 압축공기 : 산업용 에너지의 80%를 소비(미국 ESA 통계자료) → 고효율 압축기의 필요성 대두

  - 한국, 미국, EU : 산업용 교효울 모터 적용 법제화 → 에너지 절감 사회적 이슈


PMSM + Inverter 기술을 활용한 신규제품의 시장규모 증가 추세

  - 터보 압축기 : 기어증속식에서 PMSM/VSD  기술로 대체 중 → 국내 업체가 산업용 제품에 첫 도입 (1998년)

  - 터보 블로워 : 기존 용적식 블로워 시장을 잠식 → 국내 업체가 세계시장을 선도 (2000년)

  - 스크류 압축기 : 기존 VSD 방식에서 PM VCD 제품으로 시장 성장 중 → 중국 업체가 세계시장을 선도(2012년)

  

  * PMSM : PM Moter 기술은 1990년대 중반부터 산업용 기계에 적용을 시작으로 현재는 다양한 제품군에서 체택되고 있음.



1세대 스크류 압축기
1세대(1950년대) : Big Airend + Induction Motor (Fixed rpm)

✓ 고정 속도에 최적화된 대형 Screw Airend

✓ 저효율 Induction Motor 사용 : Fixed rpm → 통상 IE2 등급 사용

✓ Screw Airend의 고속회전을 위한 Gearbox 필요 (Max. 3,600rpm) → 복잡한 윤활/변속시스템 필요

✓ 모터 기동을 위한 Y-△ 기동 판넬 필요

✓ 운전방식 : Load / Unload



2세대 스크류 압축기
2세대(1990년대) : Smaller Airend + Induction Motor (VSD)

✓ 가변 속도에 최적화된 중형 Screw Airend : 일반적으로 1~2단계 작은 Size의 Airend 채택

✓ 고효율 Induction Motor 사용 : VSD (Variable Speed Drive) → 최대 IE3 등급

✓ Screw Airend의 고속회전을 위한 Gearbox 필요 (Max. 6,000rpm) → 복잡한 윤활/변속시스템 필요

✓ 모터의 속도제어를 위한 Inverter 필요

✓ 운전방식 : 40~100% 부하 변동 / Unload





3세대 스크류 압축기
3세대(2010년대) : Big Airend + PM (Permanent Magnet) Motor (VSD)

✓ 가변 속도에 최적화된 대형 Screw Airend

✓ 최고 효율의 PM Motor 사용 : Induction 모터 대비 최대 9% 효율 우수 → 통상 IE4 등급 이상

✓ 메인 + 팬 모터 속도제어를 위한 Dual Inverter 필요

✓ Screw Airend와 모터 Shaft의 직결 (Max. 3,200rpm) : Gearbox 등이 없어 최고의 시스템 효율을 구현

✓ 운전방식 : 20~100% 부하 변동 / Unload →  가장 넓은 운전영역 제공



의 3세대 PM VSD스크류 압축기는 20~50%의 전기료를 절감하는

궁극적인 에너지절감형 스크류 압축기입니다.


PMSM 소개


Induction vs PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) 구조

➢ Induction Motor : Rotor에 Windings

➢ PM Motor : Rotor 내부에 영구자석을 장착


Motor 효율 등급: 국내는 2018년 10월부터 IE3 등급의 모터를 사용하도록 법적 규제

IE1
IE3
IE3
IE4
IE5
StandardHighPremiumSuper PremiumUltra Premium
92.7%93.8%94.7%95.6%96.5%


[비고] 1) IEC 60034-30-2 : Efficiency classes of variable speed AC motors

                 75kW motor, Rated Speed within 1,801 to 6,000/min


PM 모터 구조
➢ PM 모터의 장점

- Induction 모터 대비 최고 9% 효율 우수 . 모터 효율 : Max. 98%, Power Factor : 0.98 

- PM 모터는 회전자 측의 전류 손실이 없어 에너지 효율이 높고 발열도 억제되어 모터의 방열면적과 열용량을 최소화할 수 있음 → 이에 소형, 경량화 설계로 고속회전이 가능함 

- PM 모터는 Air-End와 직결하여 Coupling, Gearbox가 필요 없어 Mechanical Loss가 가장 작은 압축기임 → 효율 증대 - Rotor측 Rewinding 불필요

※ 유도모터는 회전자 측에 흐르는 전류에 의해서 손실(2차 동손)이 발생하여 모터효율이 낮음

➢ Motor 효율

- PM Motor : IE4 등급 이상 

- Induction Motor : IE3 등급 사용



Induction vs PM 모터 성능 비교표

PM Motor는 저 rpm에서도 높은 효율을 유지하여 Variable Speed 압축기에 최적화된 제품임

- Induction Motor는 저 rpm에서 효율이 떨어짐



Induction vs PM 모터 비교표
구 분PM MotorInduction Motor
모터효율 등급IE4 등급IE3 등급
모터효율 1)95.5~97.2% (2% 이상 높음)93.3~95.8%
Rotor rpm고속회전/가변속도 가능Fixed : 저속회전/가변 불가능
Gearbox 채택 여부불필요반드시 필요
Mechanical Loss최소높음
제품 크기작음
기동 부하100%VSD : 100%, Fixed : 300% 이상
기동반불필요필요
Rotor Winding/Rewinding불필요필요
제작비용높음낮음


[비고] 1) IEC 60034-30-2:2018 Efficiency classes of variable speed AC motors

                 - 모터 효율등급 참조(30~200HP Rated Speed within 1,801 to 6,000/min 기준)

            2) Motor(rpm) = 120 * Hz / Pole


압축기 제품 Line-Up

1. 급유식 1단 PM VSD 스크류 압축기 : 7.5~250kW

     Air Flow : 0.34~43.8 m3 /min at 7.5~12.5 barG

2. 급유식 2단 PM VSD 스크류 압축기 : 15~330kW

     Air Flow : 0.7 ~70.7 m3 /min at 4.5~12.5 barG

3. 급유식 Fixed / VSD 스크류 압축기

     1 Stage : 5.5~90kW, Air Flow: 0.47~15.4 m3 /min at 7~12.5 barG . 2 Stage : 45~560kW, Air Flow: 6.6~100.9 m3 /min at 4.5~12.5 barG

4. 급유식 저압용 PM VSD 스크류 압축기 : 37~330kW

     Air Flow : 3.5~70.7 m3 /min at 2.0~4.0 barG

5. 무급유식 PM VSD/ Fixed 스크류 압축기 : 55~355kW

     Air Flow : 7.5~60.0 m3 /min at 7.0~10.0 barG

6. 무급유식 스크롤 압축기 : 3.7~30kW at 8.0~10.0 barG 

7. 무급유식 스크류 블로워 : 22~250kW at 0.4~2.0 barG 

8. 터보압축기 : 400~1120kW at 7.0~10.0 barG 

9. 터보블로워 (Magnetic Bearing) : 37~350kW at 0.3~1.2 barG 

10. Dryer, RT, Filters and Accessories

[비