유럽의 대표 공조기업 에어멕(Aermec)과 한국 내 공식 에이전트 엠티이에스(MTES)가 80℃ 고온 출수가 가능한 지열히트펌프 솔루션을 선보이며 지열을 이용한 공동주택의 신재생에너지 적용 가능성을 제시했다.

엠티이에스가 국내 최초로 선보인 80℃ 고온수 지열 히트펌프 솔루션은 한국 기후조건에 맞게 설계된 시스템으로 냉난방과 급탕은 물론 환기까지 가능한 신재생에너지를 이용한 한국형 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」이다.

한국형 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」는 난방 시 기존 보일러대비 27.5% 연료비를 절감할 수 있고 냉방 시 에어컨 대비 17.5% 전기요금을 절약할 수 있는 등 경제성도 뛰어나다고 회사측은 밝혔다.

엠티이에스 김종헌 대표는 “신축 건축물에 대한 신재생 사용 비율이 높아지면서 많은 사람들이 공동주택의 지열시스템 적용을 언급하고 있지만 혹한의 겨울을 이겨낼 솔루션은 아직 요원한 상태”라며 “에어멕과 엠티이에스가 선보인 한국형 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」은 2년여의 준비기간을 거쳐 기존 지열시스템대비 성능과 효율을 현격히 개선하고 시스템 설계를 특화한 솔루션이다”라고 말했다.

한국형 W-nxp시스템은 난방용 히트펌프 보일러 WWB와 냉방용 지열멀티 히트펌프 NXP, 급탕유닛인 SET 40 PLUS, 그리고 레쁘로(RePuro) 환기장치가 한 시스템으로 구성되어 냉난방과 급탕, 환기까지 가능하다.

땅속 지열 이상 시 공기열 멀티퍼포스로 100% 전환

한국형 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」의 개발 배경은 보일러와 같이 80℃ 고온으로 난방과 급탕 문제를 동시에 해결하는데 있었다. 운전의 경제성은 물론 고정비에도 포커스를 맞췄다.

100년 역사의 Aermec과 수년간 Aermec의 국내 설계엔지니어링을 맡아온 엠티이에스 두 회사의 역량으로 불가능한 목표는 아니었다는 게 김 대표의 말이다.

그렇게 개발된 게 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」의 핵심 제품인 「히트펌프 보일러 WWB」이다. 히트펌프 보일러 WWB는 겨울철 한파에도 고온수 공급이 필요한 기후 조건에 맞춰 개발된 난방 전용 워터 투 워터 히트펌프이다. 단일 사이클로 한랭지 조건인 외기온 -20℃에서 70℃, -25℃에서 최대 80℃의 고온수를 출수하도록 최적 설계됐다.

WWB는 환경 친화 냉매인 R134a를 적용했으며 지열 멀티퍼포스 히트펌프 NXP와 같이 사용 시 80℃의 고온수 급탕, 55℃의 난방, 7℃의 냉방을 동시 또는 원하는 만큼 사용이 가능한 세계 최초, 최고 효율의 히트펌프이다.

WWB는 80℃의 유로벤트 기준 국제 인증도 이미 받았으며 2017년부터 이탈리아와 러시아 공조시장에 공급되고 있다. 또한 한국 런칭을 위해 겨울 조건이 비슷한 시베리아에서 지열 NXP 와의 다양한 조합 및 실증 운전시험도 마친 상태이다.

WWB는 300(56.7kW)~900(214.6kW)까지 총 8개 라인업으로 구성되어 있다.

김종헌 대표는 “한국의 겨울 한파는 기존 55℃ 지열히트펌프로는 역부족”이라며 “WWB와 멀티퍼포스 히트펌프 NXP와의 콤비네이션은 단순히 냉온수가 동시에 나오는 뻔한 시스템이 아니라 한국 기후 조건에 최적화된 신재생에너지 이용 공조 솔루션이다”라고 말했다.

한국형 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」의 또 하나 핵심설비가 멀티퍼포스 히트펌프 NXP이다.

NXP는 WWB와 지열원의 중간 위치에서 냉수, 온수의 밸런스를 조절하는 ’중심추‘ 역할을 한다.

NXP는 지열이나 수열원 등과 연계를 기본으로 설계된 다기능 히트펌프 모델로 다단 스크롤 압축기를 적용한 심플한 디자인과 높은 내구성을 갖췄다. 부분 부하에서도 최고의 COP를 얻을 수 있다. 무엇보다 사용자의 설계에 맞춰 4파이프 또는 2파이프 시스템 적용이 가능하다.

NXP는 WWB의 40℃ 온수를 지열원을 통해 에너지를 흡수, 45℃로 열교환 후 제공한다.

WWB와 NXP의 멀티 조합을 통해 신재생에너지 중 17%의 지열을 활용해 100% 냉난방이 가능한 시스템을 구축할 수 있다.

또한 난방 시 각 세대 내에 설치된 급탕유닛 SET 40 PLUS는 샤워와 동시에 펌프가 작동하며 80℃ 온수가 바로 공급되고 깨끗한 수돗물과 열교환을 통해 45℃ 이상의 급탕수를 안정적으로 공급한다.

여름철 급탕은 리커버리 모드로 작동하므로 에너지 사용은 제로(0)이다. W-nxp의 또 다른 장점이기도 하다.

냉방은 지열멀티 히트펌프 ‘NXP’가 책임진다.

환기는 레쁘로(RePuro) 환기장치가 히트펌프 계통과 한 유닛으로 구축되어 보조냉방과 제습을 담당하는 것이 특징이다.

이 환기 장치는 지난 5월 경기도 성남시 운중동에 준공된 100평형대 복사냉난방 프리미엄 패시브하우스(PH)에도 적용됐다.

레쁘로는 에어멕의 대표적인 환기모델로 국내에서도 지난해부터 프리미엄 환기 제품으로 출시되어 큰 호응을 얻고 있다.

레쁘로는 90% 이상의 열교환 효율과 주거 환경에 맞는 저소음형 모델로 에너지 절약형 EC팬이 사용되어 연간 소비전력이 극히 적다. 또한 실내 급기 시 온·습도까지 쾌적한 수준으로 맞춰 공급하는 냉온수 코일이 적용됐다.

WWB는 난방 시 지열원을 보조하기 위해 태양열을 옵션으로 사용할 수도 있다. 단 냉방을 위한 소스는 해당되지 않는다.

「W-nxp」은 멀티 시스템답게 땅속 지열이 제 역할을 못할 경우, 지열멀티 퍼포스(NXP) 대신 공기열 멀티퍼포스(NRP)로 100% 호환되도록 설계되어 안정적인 설비 운영이 가능하다.

김종헌 대표는 “이번 프로젝트는 한국형 복사냉난방 환기시스템 ‘쁘란코’에 이어 두 번째로 ‘쁘란코’의 복사냉난방은 이번 프로젝트에도 포함되었다”며 “유럽 최고의 공조브랜드와 시스템 디자인을 맡은 엠티이에스와의 두 번째 콜라보 ‘고온수 지열 솔루션 W-nxp'를 기대해 달라”고 말했다.

1,000톤까지 확장 가능한 모듈형 칠러도 런칭

엠티이에스는 80℃ 고온수 지열히트펌프 솔루션 외에도 내년에 레고 블록처럼 자유자재 2단으로 적재해 최대 32대까지 연결, 설치해 30톤(96kW)에서 1,000톤(3,46kW)까지 냉난방 능력을 확장 가능한 모듈형 칠러 & 히트펌프 ‘WWM’ 모델도 런칭한다.

‘WWM’ 모델은 각 연결된 모듈 간 전원은 제품에 기본 장착된 파워바만으로 연결되고 현장 추가 배선공사가 필요 없어 고객의 초기비용 부담을 덜어 주는 것도 장점이다. 또한 한 대의 모듈 폭이 70cm 이하로 이동과 유지보수도 용이하다.

WWM 모델은 이런 혁신성과 우수성을 인정받아 2017년도 ASHRAE 혁신적인 디자인상을 수상했으며 올해 ASHRAE AHR EXPO에서도 호평을 받았다.