사례 연구: 크라프트지 생산에 사용되는 50% NaOH — 화학약품 사용량 20% 절감
1. 배경
빈즈엉은 남부 지역 최대의 제지 생산 중심지 중 하나로, 수출용 포장 산업에 공급하는 크라프트지 공장이 다수 위치해 있습니다. 크래프트지 — 연목 펄프를 알칼리 처리 공정(설페이트 공정)을 통해 생산하여 기계적 강도가 높은 종이 — 는 골판지 상자, 시멘트 포장재 및 산업용 종이 봉투의 주요 원료입니다. NaOH는 이 공정에서 핵심적인 역할을 합니다. NaOH는 160–170°C의 온도와 고압 조건에서 목재 칩 내의 리그닌을 용해시켜 셀룰로오스 섬유를 분리해 내고, 이를 통해 펄프를 생성합니다.
탄우옌(Tân Uyên) 산업단지에 위치한 한 제지 공장은 일일 150톤의 생산 능력을 갖추고 있으며, 전체 생산 라인의 품질과 효율을 결정하는 가장 중요한 단계인 펄프 조리 공정에서 NaOH를 주 화학 물질로 사용합니다. 각 펄프 조리 배치당 5톤의 펄프를 생산하는 데 약 300–350kg의 NaOH(NaOH 100% 기준)가 소비되며, 이는 건조 목재 칩 중량 대비 6–7%의 NaOH 비율에 해당합니다.
가동 5년 동안 공장은 크라프트 펄프 조리 공정에 항상 99% NaOH 플레이크(고체, 25kg 포대)를 사용해 왔습니다. 그러나 일일 생산량이 80톤에서 150톤으로 증가함에 따라 이 방법의 한계가 뚜렷이 드러나기 시작했고, 이는 생산성과 수익성에 직접적인 영향을 미쳤습니다.
2. 문제점
NaOH 플레이크를 사용하는 기존 공정은 공장이 규모를 확장함에 따라 여러 심각한 문제에 직면했습니다:
| 문제점 | 영향 |
|---|---|
| 용해 작업에 인력이 많이 소요됨 | 각 교대조마다 NaOH 플레이크 포장을 뜯고, 계량하고, 용해하는 데 전담 근로자 2명이 필요 — 하루 6명의 인력이 소요됨 |
| 농도 불균일 | 수작업 용해로 인해 농도 편차가 ±5–8% 발생하여 조리용 분말의 품질에 직접적인 영향을 미침 |
| 화학물질 손실 크음 | NaOH 플레이크는 흡습성이 강해 보관 과정에서 덩어리져, 배치당 약 8–12%가 손실됨 |
| 산업 안전 위험 | 근로자가 고체 NaOH에 직접 노출되어 화학적 화상 위험이 높음 |
| 창고 공간 점유 | 15톤의 NaOH 플레이크 비축에 약 60m²의 창고 공간이 필요하며, 포장으로 인해 폐기물이 대량 발생 |
공장은 연간 약 350톤의 NaOH 플레이크 소비량 기준, NaOH 총 비용(손실 + 인건비 + 용해 전력비 포함)이 연간 38억 VND에 달한다고 추산하고 있으며, 이는 시급히 최적화해야 할 수치입니다. 게다가 펄프의 품질이 고르지 않아 불량률이 ~3–5%에 달하며, 이는 기준에 미달하여 재활용하거나 폐기해야 하는 펄프로 인해 매달 수억 동에 달하는 손실을 초래하고 있습니다.
3. 해결 방안
Hóa Chất Lộc Thiên은 50% 액상 NaOH로 전환하고, 전용 탱크로리 차량으로 운송하여 20m³ 스테인리스 저장 탱크에 직접 주입하며, 공장의 자동 계량 시스템과 연동할 것을 제안했습니다.
구현 계획:
| 단계 | 내용 | 기간 |
|---|---|---|
| 실사 및 설계 | 부지 측량, 저장탱크 및 주입 배관 설계 | 1~2주차 |
| 설치 | 20 m³ 스테인리스강 탱크, 정량 펌프, 유량계, 넘침 방지 시스템 | 3~4주차 |
| 시운전 | 3회 생산 배치에 대한 시운전 및 매개변수 조정 | 5주차 |
| 정식 가동 | 50% 액상 NaOH로 완전 전환 | 6주차부터 |
이 공장은 Hóa Chất Lộc Thiên으로부터 바리아-붕타우 창고에 보관된 50% NaOH를 공급받으며, 10–15톤/회 용량의 탱크로리 차량으로 주 2회 배송되어 공급 중단 없이 안정적으로 공급됩니다.
4. 결과
50% 액상 NaOH로 6개월간 가동한 결과, 공장은 다음과 같은 탁월한 개선 효과를 확인했습니다:
| 항목 | 99% NaOH 플레이크 | 50% 액상 NaOH | 변화 |
|---|---|---|---|
| 환산 NaOH 소비량 (톤/년) | 350 | 336 | ↓ 4% |
| 보관/사용 중 손실 | 8–12% | <1% | ↓ 90% |
| 인력 (명/일) | 6 | 1 (감독) | ↓ 83% |
| 조리 농도 균일도 | ±8% | ±1% | 8배 개선 |
| 총 비용 (백만 VND/년) | 3,800 | 3,040 | ↓ 20% |
| 창고 면적 (m²) | 60 | 15 (야외 탱크) | ↓ 75% |
- 총 비용 20% 절감, 연간 7억 6천만 VNĐ에 해당
- 펄프의 품질이 더 균일해졌으며, 카파 지수가 22–24 수준으로 안정화됨
- 고체 NaOH를 다루는 수작업이 완전히 제거되어 — 화학물질 화상 사고가 더 이상 발생하지 않음
- 포장 폐기물이 발생하지 않아, 연간 포장 폐기물 15톤 감소
5. 경험에서 얻은 교훈
- 50% 액상 NaOH는 중·대형 제지 공장에 필수적인 선택 — 철저한 자동화, 안정적인 품질
- 저장 탱크 및 계량 시스템에 대한 투자는 빠른 투자 회수 — 가동 10개월 만에 회수
- 다중 창고 시스템을 갖춘 신뢰할 수 있는 공급 파트너는 생존의 핵심 요소 — 지속적인 공급 보장, 생산 중단 우려 없음
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