안과서 류추하

요약: 자동차 탄소 배출은 교통 분야의 주요 탄소 배출원이며, 사회 탄소 배출 통제 분야의 하나이며, 자동차 생산 단계의 탄소 배출량을 낮추는 것은 자동차 업계의 탄소 감소에 매우 중요하며, 저탄소 공장을 건설하는 것은 생산 단계의 자동차 탄소 배출량을 낮추는 관건적인 조치이다.본고는 자동차 생산 단계의 탄소 배출량의 관건적인 영향 요소를 분석하고 최상위 설계, 인프라 건설, 자원 에너지 응용과 생산 운영 관리 네 가지 측면에서 저탄소 공장을 건설하는 여섯 가지 주요 조치를 제시하여 자동차 제조업의 저탄소 공장 건설에 참고를 제공한다.

키워드: 자동차 제조;저탄소 공장;구현 경로

1. 배경

2020년 9월 22일, 제75차 대회에서 중국은"2030년까지 이산화탄소 배출이 최고치에 도달하기 위해 노력하고, 2060년까지 탄소중립을 실현하기 위해 노력한다"는 이래 탄소다봉, 탄소중립 업무를 고도로 중시하고, 탄소다봉, 탄소중립 제반 업무를 착실하게 잘할 것을 명확히 요구하며, 2030년까지 탄소배출다봉 행동방안을 서둘러 제정한다.그중 공업분야는 산업구조의 최적화 업그레이드를 추진하는 것을 중요한 노드로 삼고 탄소절감, 에너지절약, 제반 서비스의 향상,

교통운수는 화석에너지의 소모 및 온실가스배출의 관건적인 분야로서 최근 몇년간 이미 우리 나라의 온실가스배출증가가 비교적 빠른 령역의 하나로 되였다."이중 탄소"목표의 맥락에서 교통 운송 분야는 심각한 배출 감소 압력에 직면 해 있습니다. 교통 분야의 탄소 배출 최고치와 심도 있는 배출 감소를 추진하는 것은 전 사회가 탄소 최고치, 탄소 중립을 실현하는 데 큰 의미가 있습니다.자동차 탄소 배출은 교통 운송 분야의 주요 탄소 배출원이며 사회 탄소 배출 통제 분야의 하나입니다.공개된 데이터에 따르면 자동차 탄소 배출은 중국 교통 분야의 탄소 배출의 80% 이상을 차지하며 전 사회의 탄소 배출의 7.5% 정도를 차지하며 자동차 산업의 저탄소 발전은 교통 분야의 이중 탄소 목표를 달성하는 데 중요한 영향을 미칩니다.

국내외의 관련 연구 및 표준 규범에 따르면, 자동차 탄소 배출은 일반적으로 당해 자동차 원자재 획득 단계의 탄소 배출, 생산 단계의 탄소 배출과 당해 전 사회를 자동차 사용 단계의 탄소 배출을 보유하는 것을 말한다.그 중 원자재 획득 단계는 자원의 획득과 재료의 생산 단계를 가리키며, 자원 채굴, 가공 제출, 생산 제조 등 과정의 탄소 배출량을 포함하며, 예를 들어 자동차에 사용되는 강재 생산 과정의 탄소 배출량은 원자재 획득 단계에 산입해야 한다;생산 단계는 자동차 제조 공장 내에서 완성차 제조 과정을 진행하는 탄소 배출량을 말하며, 탄소 배출량을 줄이기 위해 생산 공정을 최적화해야 한다.자동차 사용 단계의 탄소 배출량은 자동차 탄소 배출의 약 90% 를 차지하며, 청정 에너지 자동차를 개발함으로써 이 단계의 탄소 배출량을 효과적으로 줄일 수 있다.자동차 탄소 배출량 산정 방법의 복잡성과 자동차 탄소 배출량 저감 조치의 다양성을 고려하여 본고는 주로 생산 단계의 탄소 배출량을 논의한다.

2. 자동차 생산 단계의 탄소 배출량의 영향 요소

중국자동차가 2021년에 발표한"승용차 생명주기 탄소배출 채산 기술규범"은 자동차 생산 단계의 탄소배출량 계산 방법에 대해 설명하였는데, 즉 생산 단계의 탄소배출량은 에너지 또는 연료 소모량의 탄소배출량과 용접 과정의 CO2 이산량의 총합이며, 구체적인 계산 공식은 다음과 같다.

CProduction=Σ(Er×CEFr+Er×NCVr×CEFr') +Mco2(1)

식중: CProduction-완성차 생산단계 탄소배출량, 단위는 kgCO2e (킬로그램 이산화탄소 당량);

Er - 에너지 또는 연료r의 외부 구매량, 단위는 kWh, m3 또는 kg 등;

CEFr - 에너지 또는 연료r가 생산하는 탄소 배출 인자, 단위는 kgCO2e/kWh, kgCO2e/m3 또는 kgCO2e/kg;

CEFr'– 에너지 또는 연료r에 사용되는 탄소 배출 인자, tCO2e/GJ (톤당 이산화탄소 당량, 기가타르)

NCVr - 에너지 또는 연료 r의 평균 저위 발열량.단위는 GJ/t, GJ/104m3;

Mco2 - 용접 과정에서 발생하는 CO2의 분산된 양, 단위는 kgCO2e (킬로그램 이산화탄소 당량) 이며, 계산식은 일반적으로 기본값을 사용합니다.

이상의 계산공식을 통해 알수 있다싶이 자동차생산단계의 탄소배출량에 영향을 주는 관건적인 요소는 두가지이다. 즉 생산과정에서 에너지나 연료의 사용량과 그 탄소배출인자이다.생산 과정의 탄소 배출량을 줄이기 위해서는 과정 중 에너지와 연료 사용량을 최소화하고 탄소 배출 인자가 적은 청정에너지를 우선적으로 선택해야 한다.

완성차 생산 프레스, 용접, 도장, 총 조립의 4대 공정 과정을 분석하면 주로 소모되는 에너지 종류는 전기에너지, 가스, 압축가스, 증기, 물을 포함한다. 그 중의 압축가스와 증기의 소모량은 공압기의 소모량, 전기보일러의 소모량 또는 가스보일러의 소모량을 통해 통계 분석을 할 수 있기 때문에 생산 과정의 탄소 배출량을 낮추려면 전기에너지와 가스 사용량을 줄이고 전기 사용량을 줄이고 녹색 비율을 높여야 한다.

3.저탄소 공장 구현 경로

공장은 자동차 제조가 전개되는 공간과 담체이며, 저탄소 공장을 건설하는 것은 생산 단계의 자동차 탄소 배출량을 낮추는 관건적인 조치이다.공장 설계, 건설 및 운영의 전 과정을 종합적으로 고려하여 주로 최상층 설계, 인프라 건설, 자원 에너지 응용 및 생산 운영 관리 등 네 가지 방면에서 저탄소 공장 건설을 전개한다.

최상위설계는 주로 자동차공장의 총체적설계리념과 탄소배출량을 줄이는 목표설정을 가리키며 저탄소리념을 통해 전반 공장의 건설과 운영을 실현한다.인프라 건설에는 자동차 공장의 건축물, 구조물과 관련 설비 등 하드웨어 시설과 소프트웨어 시설의 건설이 포함되며, 저탄소 인프라는 저탄소 공장을 실현하는 구체적인 버팀목이다.자원에너지응용이란 생산제조과정에 구체적으로 응용된 물, 전기, 가스 등 각종 자원과 에너지를 가리키며 청정에너지의 비률을 한도적으로 제고하여 탄소배출량을 낮추는 목표를 실현한다.생산 운영 관리에는 관리 전략의 제정과 관리 시스템의 구축이 포함되며, 저탄소 공장은 지능화된 관리 방식을 빌어 생산 효율과 운영 수준을 향상시켜야 한다.구체적인 구현 경로는 다음과 같습니다.

3.1 현황 탄소 검증 및 저탄소 목표 확정

탄소배출량 계산 경계를 확정하고, 실제 모니터링 데이터 (신설 공장은 동종 공장의 검측 데이터 참조) 에 근거하여 탄소배출량 핵사 보고서를 형성하고, 공장 현황의 탄소배출 상황을 파악한다.업계 표준, 동종 공장 데이터 및 자체 배출 감소 요구를 비교하고, 저탄소 공장 목표를 확정하며, 일반적으로 단위 제품의 탄소 배출량을 목표로 한다.탄소 배출량 예측 모델을 구축하고, 예측 주기 및 예측 시나리오를 확정하며, 탄소 배출량 시뮬레이션과 예측을 진행한다.

그림 1 자동차 생산 단계 탄소 배출 채산 경계

3.2 녹색 공업 건축 건설 전개

우리 나라 ≪ 록색공업건축평가기준 ≫ GB/T50878, ≪ 록색공장평가통칙 ≫ 등 관련 표준규범의 요구에 따라 관련 기술조치를 실시하고 록색저탄소공장을 건설한다.공장 건물은 계획 설계, 건설, 운영 전 과정에 BIM 기술을 채용하여 완벽한 건축 기초 데이터 정보 모델을 형성한다.

그림 2 녹색 산업 건축 계획 설계 요구 사항

3.3 저탄소 설비 시설

생산 공정을 최적화하고 생산 설비의 에너지 효율 수준을 향상시키며 생산 과정에서 오염물 배출량을 줄인다.보조 생산 설비 시설의 에너지 효율 수준을 향상시키고 연합 동력 발전소의 계획 설계를 최적화한다. 에어컨 설비, 동력 설비, 공압기, 조명 시설 등은 모두 에너지 절약 제품을 사용한다. 구체적인 조치는 각 공용 설비의 에너지 효율 비율이 2급 또는 그 이상의 등급에 달하고 보호 구조 설계가 에너지 절약 요구를 만족시키며 에너지 절약 조명 기구를 사용하고 합리적인 조명 제어를 한다. 난방 에어컨 시스템 형식, 파라미터, 구역 설계가 합리적이고 에너지 절약하며 에어컨 시스템, 공정 시스템의 여열 폐열 회수 등을 이용한다.이와 동시에 관련 설비시설의 에너지절약운행조절사업을 잘하여 설비가 상태에 있도록 보장하여 예정된 에너지효률비에 도달해야 한다.

3.4 녹색 저탄소 에너지 사용 공장 내 환경 보장 요구

자동차 공장은 대부분 연중 연속 운행한다. 북방의 모 자동차 생산 기업에 대한 조사 연구에 따르면, 그 공장 건물은 연평균 250일 이상 운행하고, 매일 24시간 운행한다. 그중 난방 시스템 운행 일수는 110일 정도이고, 에어컨 시스템 운행 일수는 80일 정도이며, 공장 내의 열, 습도, 빛 환경의 에너지 소모로 인한 탄소 배출량을 유지하기 위한 것이다.그러므로 청정에너지, 재생가능에너지 응용비률을 높이고 록색전력을 도입하여 공장에너지구조를 체계적으로 최적화해야 한다.공장 건물의 옥상 자원을 우선적으로 이용하고 태양광 태양광, 태양열 온수 등 재생에너지 시설을 설치한다.비전통적인 수원, 순환용수의 응용비률을 제고하여 수돗물의 사용량을 한도로 줄여야 한다.에어컨의 끝부분은 열회수시스템을 리용하여 여열과 페열이라는 이런"록색에너지"를 효과적으로 리용하면 에어컨의 난방소모에너지를 효과적으로 낮추고 탄소배출량을 줄일수 있다.

3.5 생산 공정 최적화

생산 공정의 최적화를 통해 저탄소 생산 재료를 응용하기 위한 조건을 제공하는 동시에 생산 과정에서 각종 재료의 소모를 낮추고 각종 생산 폐기물의 회수 이용률을 높이는 것은 자동차 공장의 탄소 배출량을 낮추는 중요한 조치이다.연구에 따르면 원자재제조과정에서 알루미니움의 생산과정 및 사용상황이 지구온난화의 잠재력에 미치는 영향이 매우 크며 2차알루미니움응용비률을 확대하고 공예최적화를 통해 금속판재의 마감률을 낮추면 모두 탄소배출수준을 대폭 낮출수 있다.

3.6 스마트 저탄소 운행 관리 플랫폼 구축

프로젝트에 대한 전기 사용, 예를 들면 에어컨 시스템, 조명 시스템, 공정, 통풍 먼지 제거, 기타 전기 사용;프로젝트 비전력에는 생활급수, 중수, 난방온수, 냉수, 압축공기입구 등을 생산하여 항목별로 계량하고 계량데이터를 통일된 저탄소관리시스템에 포함시킨다.설비 시설은 주파수 변환, 그룹 제어 등 조치를 채택하여 부하 변화에 따라 오픈 대수 또는 설비의 주파수를 제어하여 스마트 운행을 실현하고 설비의 에너지 소모를 줄인다.저탄소 에너지 절약 진단과 스마트 조정을 전개하여 저탄소 공장이 처한 운행 상태를 보장한다.

3.7 녹색 전기 구매 또는 탄소 거래

"13.5" 기간의 통계수치에 따르면 자동차생산과정에서의 탄소배출의 90% 는 전력으로 인한 배출에서 온다. 상술한 조치를 통해 감소할수 없는 탄소배출량은 록전을 구매하거나 탄소거래를 전개하는 방식으로 공장의 탄소배출량을 한층 더 상쇄할수 있다. 록전이나 거래를 통해 청정에너지를 생산하는 수요를 만족시키고 경제, 사회, 환경효익의 고도의 통일을 실현할수 있다.

4. Acrel-EIOT 에너지 사물인터넷 클라우드 플랫폼

4.1 개요

Acrel-EIoT 에너지 사물 인터넷 오픈 플랫폼은 사물 인터넷 데이터 중대를 기반으로 통일된 상하행 데이터 표준을 구축하여 인터넷 사용자에게 에너지 사물 인터넷 데이터 서비스를 제공하는 플랫폼이다.사용자는 앙코르 사물인터넷 센서를 구매하고 게이트웨이를 선택하여 스스로 설치한 후 코드를 스캔하면 휴대폰과 컴퓨터를 사용하여 필요한 업계 데이터 서비스를 받을 수 있다.

이 플랫폼은 데이터 조종석, 전기 안전 모니터링, 전기 에너지 품질 분석, 전기 사용 관리, 선불 관리, 충전기 관리, 스마트 조명 관리, 이상 사건 경보 및 기록, 운영 관리 등의 기능을 제공하며 다중 플랫폼, 다중 언어, 다중 단말기 데이터 액세스를 지원한다.

4.2 어플리케이션 장소

이 플랫폼은 아파트 임대인, 체인 소형 슈퍼마켓, 소형 공장, 건물 관리 시스템 통합업체, 소형 건물, 스마트 시티, 변배전소, 건축 건물, 통신 기지국, 산업 에너지 소비, 스마트 등대, 전력 운영 등 분야에 적용된다.

4.3 플랫폼 구조

4.4 플랫폼 기능

(1) 전력 집적

전력 집사 모듈은 각종 모니터링 데이터에 대한 조회, 분석, 경보 및 종합 전시를 실현하여 배전실의 환경 우호를 보장할 수 있다.지능화 방면에서 배전 모니터링 시스템의 원격 측정', 원격 신호, 원격 제어 제어를 실현하고 시스템에 대해 종합 검측과 통일 관리를 진행한다.데이터 자원 관리 방면에서 배전실 내 각 설비의 운행 (역사 및 실시간 파라미터를 포함하며, 실제 상황에 따라 일보, 월보 및 연보 조회 또는 인쇄를 표시하거나 조회할 수 있어 업무 효율을 높이고 인적 자원을 절약할 수 있다.

변압기 모니터링 배전도

(2) 에너지 소비 분석

에너지 소모 분석 모듈은 자동화, 정보화 기술을 사용하여 에너지 데이터 수집, 프로세스 모니터링, 에너지 매체 소모 분석, 에너지 소모 관리 등 전 과정의 자동화, 과학화 관리를 실현하여 에너지 관리, 에너지 생산 및 사용의 전 과정을 유기적으로 결합시키고 *의 데이터 처리와 분석 기술을 활용하여 오프라인 생산 분석과 관리를 실시하여 전 공장의 에너지 시스템의 통일된 스케줄링을 실현하고 에너지 매체의 균형을 최적화하며 에너지를 효과적으로 이용하여 에너지 품질을 향상시키고 에너지 소모를 낮추며 전체적인 에너지 절약과 관리 수준을 향상시킨다.

에너지 소비 개요

(3) 선불 관리

로그인 관리: 운영자 계정 및 권한 분배 관리, 시스템 로그 보기 등 기능;

시스템 구성: 건축, 통신 관리자, 계기 및 기본 매개 변수를 구성합니다.

사용자 관리: 상점 사용자에 대해 계좌 개설, 계좌 판매, 원격 분리 브레이크, 대량 조작 및 기록 조회 등 조작을 수행한다;

전력 판매 관리: 이미 계좌를 개설한 표에 대해 원격 전력 판매, 환불, 보정 및 기록 조회 등 조작을 진행한다.

물 판매 관리: 이미 계좌를 개설한 표에 대해 원격 물 판매, 퇴수, 기록 조회 등 조작을 진행한다.

보고서: 전력 판매, 물 판매 재무 보고서, 에너지 사용 보고서, 경보 보고서 등 조회를 제공하며, 본 시스템의 모든 보고서 및 기록 조회는 excel 형식 도출을 지원한다.

선불판

(4) 충전기 관리

사물인터넷 기술을 통해 시스템에 접속한 충전기 사이트와 각 충전기에 대해 끊임없는 데이터 수집과 모니터링을 진행하는 동시에 충전기 과온 보호, 충전기 입력 출력 과압, 미압, 절연 검측 고장 등 일련의 고장에 대해 경보를 진행한다.클라우드 플랫폼은 도시급 대형 스크린, 거래 관리, 재무 관리, 변압기 모니터링, 운영 분석, 기초 데이터 관리 등 충전 요금과 충전기 운영의 모든 기능을 포함한다.

(5) 스마트 조명

스마트 조명은 사물인터넷 기술을 통해 도시 각 지역에 설치된 실내 조명, 도시 가로등 등 조명 회로의 전기 사용 상태를 끊임없는 데이터 모니터링을 할 수 있다. 또한 정시 스위치 정책 배치 및 백그라운드 원격 관리와 이동 관리 등을 실현하여 가로등 시설의 유지 보수 난이도와 원가를 낮추고 관리 수준을 향상시키며 일정한 에너지 절약과 설치 감소 효과를 얻을 수 있다.

모니터링 페이지

(6) 안전한 전기 사용

안전용 전기는 자체 개발한 잉여전류센서, 온도센서, 전기화재탐지기를 사용하여 전기화재를 일으키는 주요 요소(도선온도, 전류와 잉여전류)에 대해 끊임없는 데이터 추적과 통계분석을 실시하고 발견된 각종 위험정보를 기업 관리자에게 즉시 전달하여 기업이 시간의 조사와 관리를 실현하도록 지도하며 잠재적인 전기화재 안전위험을 제거하고'미연에 방지하는'목적을 달성한다.

스마트 소방은 클라우드 플랫폼을 통해 데이터 분석, 발굴 및 추세 분석을 진행하여 과학적인 화재 경보, 그리드화 관리, 다원적 책임 감독관리 등 목표를 실현하도록 돕는다.원래"9소장소"와 위험화학품 생산기업이 효과적으로 감시할 수 없는 공백을 겨냥하여 모든 공공건설과 민간건설에 적응하여 무인화 지혜소방 당직을 실현하고 지혜소방"자동화","지능화","시스템화", 전기사용관리"정밀화"의 실제수요를 실현하였다.

5. 전망

우리 나라의"이중 탄소"목표 실시 진도가 끊임없이 추진됨에 따라 자동차 업계의 탄소 감축 요구는 끊임없이 향상될 것이며, 자동차 제조업의 저탄소 공장 건설은 필연적인 요구가 될 것이다.상술한 관건적인 조치 외에 저탄소 공장 건설은 또 다음과 같은 내용을 주목해야 한다.

(1) 디지털화학공장과 결합하여 완벽한 자동차제조공장의 탄소배출예측모델을 구축하고 모델예측을 통해 탄소배출통제의 관건고리를 더욱 큰 탄소감축잠재력을 발굴한다.

(2) 저탄소공장의 체계화건설을 강화하고 에너지구조와 에너지배치를 한층 더 최적화하며 에너지시스템의 리용효률을 제고하고 저탄소공장이 근 0탄소공장, 0탄소공장으로 발전하도록 추진한다.

(3) 록색운수를 중시하고 완벽한 자동차제조공장의 록색운수메커니즘을 형성하여 공장운행의 표준화, 저탄소화를 추진한다.

(4) 녹색금융 등 더 많은 저탄소 시장 도구를 빌어 공장의 탄소 감축 경로를 넓힌다.

참고문헌

[1] 위혜교, 한자오.자동차 제조업체 저탄소 공장 실시 경로 검토[J]. 중국 과학 기술 저널 데이터베이스, 2023, 4 (9): 6.

[2] 주신군, 만조한.전 생명 주기 탄소 배출 계산 방법 및 그 응용 [J].철도 에너지 절약 환경 보호 및 안전 위생, 2019,9 (4):5.

[3] 주아란, 공본강, 장효기.자동차 생산 과정에서 에너지 소비의 탄소 배출 계산 및 분석[J]. 소호학원 학보, 2014(3):92-97.

[4] 중국건축과학연구원.GB/T50878-2013 녹색공업건축평가기준[M]. 베이징: 중국건축공업출판사, 2014.

[5] 앙코르 기업 마이크로그리드 설계 및 응용 매뉴얼 2022.5 버전