공정 산업에서는 제품 생산에 필요한 여러 가지 형태의 에너지를 생산하고 공급하기 위하여
매우 많은 양의 화석 연료를 사용하고 있다. 이에 따라 공정 산업에서는 지구 온난화와 같
은 심각한 환경 문제에 능동적으로 대처함은 물론 생산된 제품의 가격 경쟁력을 높이기 위
하여 에너지 효율 향상을 통해 에너지 사용량을 최소화하고자 여러 가지 노력을 지속적으로
경주하였다. 공정 산업에서 에너지 효율을 높이는 방안은 다양하지만, 이 책에서는 공정 산
업에서 에너지를 생산하고 분배하며 활용하는 공정들에 대한 최적 설계와 경제적 운전 방안
을 도출하는 최신 시스템적 설계 및 최적화 방법론을 중심으로 소개하고 있다.
이 책은 공정 산업에서 사용되는 에너지 사용량을 현저히 줄이고, 폐열회수를 혁신적으로 증
대하여 고효율 친환경 공정을 구현하는 공정 합성 기법들에 대한 이론 소개와 함께 독자들
이 현장에서 실제 적용 할 수 있는 응용 능력을 배양하는데 기여하고자 하였다. 이 책은 독
자들에게 특정 에너지 회수 장치에 대한 소개 혹은 에너지 절감 기술에 대한 세부적인 적용
방법을 제시하여 주지는 않으며, 에너지를 사용하고 활용하는 다양한 장치 및 공정들에 대하
여 포괄적(system-wide)이며 통합적(integrated) 관점에서의 에너지 사용량 최소화 또는 폐
열 회수 극대화를 가능케 하는 설계 기법 정보를 제공하고 있다. 본 책에서 다루는 주요 내
용은 에너지 절감을 위한 핀치 기술 (pinch technology), 에너지 효율 향상을 위한 기존 공
정 개선 기술 (retrofit design for energy recovery systems), 전공정의 에너지 관리 분석
기술 (site-wide energy system analysis), 유틸리티 시스템의 설계 및 최적화, 냉동기 설계
및 최적화, 냉각수 시스템의 최적화 등이다.
이 책의 내용은 화학공학, 플랜트 공학, 에너지 공학, 기계 공학 관련 학부생 및 대학원생의
에너지 공정 관련 전공 지식 배양에 적합하도록 구성되었으며, 아울러 석유화학, 정유, 플랜
트 엔지니어링, 제지, 식품, 제철 등 다양한 산업 현장의 기술자나 연구 개발자 그리고 공정
설계 엔지니어들에게 도움이 되는 참고 문헌으로서의 역할을 할 것으로 기대한다.

01. 에너지 시스템과 공정 설계
1.1. 공정 설계
1.2. 공정 합성 (Process Integration)
1.3. 에너지 공정 시스템
1.4. 에너지 시스템 설계시 고려 요소
1.5. 공정 설계와 최적화
02. 에너지 사용 최소화 분석 기법
2.1. 에너지 총괄 곡선 (Energy Composite Curve)
2.2. 열회수 핀치 개념
2.3. 최소 에너지 사용 분석을 위한 도표식 알고리즘
2.4. 최적 열교환 최소 온도차
03. 유틸리티 선택 및 최적화
3.1. 다양한 에너지 공급원에 대한 이해
3.2. 공정 총괄 곡선(grand composite curve)
3.3. 공정 총괄 곡선을 활용한 유틸리티 최적 공급 방안의 선택
3.4. 다양한 유틸리티의 공급 형태 고찰
04. 최대 열교환을 위한 열교환망 설계
4.1. 열교환망의 도식적 표현
4.2. 공정의 최대 열교환을 위한 열교환망 설계
4.3. 한계점 문제 (Threshold Problem)에 대한 열교환망 설계
4.4. 열교환기
05. 최적화 기법을 활용한 열교환망 설계
5.1. 열교환망의 경제성 평가
5.2. 열교환망 설계에서의 자유도
5.3. 최적화를 통한 열교환망 합성
ㅣ차례
06. 최대 열교환을 위한 열교환망 설계
6.1. 열교환망 개선의 필요성
6.2. 열회수 증가를 위한 열교환망 개선
6.3. 열교환기 변경 및 개선
07. 공정과의 열통합 합성
7.1. 반응기와 열통합 합성
7.2. 분리장치들과의 열통합 합성
7.3. 열통합 합성을 함께 고려한 공정 설계
08. 전공정 에너지 사용 분석 기법
8.1. 공장 전체 에너지 사용 및 공급 개요
8.2. 전공정 에너지 핀치
8.3. 수증기 생산량 및 공급량 예측
8.4. 유틸리티 시스템을 통한 수증기 회수 극대화
09. 유틸리티 시스템
9.1. 수증기 생산 시스템
9.2. 보일러
9.3. 가스 터빈
9.4. 증기 터빈
9.5. 기타 유틸리티 시스템 구성 요소들
10. 유틸리티 시스템의 열병합발전
10.1. 열병합 발전량 예측기법
10.2. 수증기 터빈 네트워크 설계
10.3. 수증기 메인(main) 조건 최적화
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ⅳ
11. 전공정 에너지 사용 분석 기법
11.1. 유틸리티 시스템 설계 자유도와 최적화
11.2. 수증기 가격의 결정
11.3. 기존 전체공정 에너지 효율 개선
11.4. 축일 공급원 선택과 최적화
12. 냉동사이클 최적 설계
12.1. 냉동 사이클 기초
12.2. 냉매의 선택
12.3. 단일 냉매를 사용한 복합 냉동 사이클
12.4. 혼합 냉매 냉동 사이클
12.5. 공정에서 냉각 사이클의 효율적 이용
12.6. 냉각 사이클의 축일량 계산
13. 냉각용수 시스템 최적 설계
13.1. 냉각 시스템
13.2. 냉각탑과 냉각 용수 시스템의 이해
13.3. 냉각용수량 절감 기법
13.4. 냉각용수 네트워크의 설계
13.5. 기존 냉각용수 시스템의 개선
14. 저탄소 친환경 에너지 시스템 설계
14.1. 에너지 시스템에서의 이산화탄소 포집
14.2. 에너지 생산 시스템의 대기 오염 물질
14.3. 에너지 생산과 관련한 대기오염 물질량 예측 및 감소
14.4. 에너지 시스템 용수 절감
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