글로벌 히트펌프 제품과 적용사례를 통해 최근 동향을 살펴볼 수 있는 자리가 마련됐다.

월간 냉동공조저널이 주최하고 한국냉동공조산업협회가 공동 주관한 ‘최근 히트펌프의 제품·기술 트렌드 및 적용사례 세미나’가 관련업계 관계자 120여명이 참석한 가운데 「HARFKO 2019」 기간인 3월 14일(목)킨텍스(KINTEX) 제2전시장 세미나실에서 개최됐다.

이날 세미나에서는 △해외 히트펌프 동향과 향후 국내시장 방향(김민성 중앙대학교 교수) △고효율 히트펌프 시스템을 통한 에너지 절감사례(이진백 부-스타 상무) △공동주택용 지열원 고온수 솔루션(김종헌 MTES 대표) △미쓰비시중공업 공랭식 히트펌프 칠러 ‘MSV’ 설치사례(권병철 제이비에너텍 부장) △도시바캐리어의 공랭식 히트펌프 냉동기 ‘USX’(백영재 오텍캐리어 차장) △한국형 멀티 다중열원 냉난방시스템(이종문 한국형냉난방시스템 대표) △ Low GWP 냉매 적용 사이클 시뮬레이션 프로그램 소개 및 시연(김욱중 한국기계연구원 박사/전동순 한국생산기술연구원 박사) 등의 주제 발표와 참석자들과의 질의응답으로 진행됐다.

중앙대학교 김민성 교수

히트펌프 보급 확산 정책·제도 지원 절실

김민성 중앙대교수는 해외 히트펌프 동향과 향후 국내시장 방향에 대한 발표에서 “IEA에서 1년마다 발간되는 2017년 건물에너지 기술 전망에 따르면 히트펌프가 B2DS(Beyond2 Degree Senario) 시나리오의 핵심설비가 되며 2060년에는 20% 이상 보급 될 것으로 전망하고 있다”고 밝히며 “히트펌프가 시장잠재력이 큰 만큼 우리나라도 정책적으로 보급, 확산을 도모하는 정책적, 제도적 지원이 절실하다”고 말했다.

이어 “최근 전세계적으로 환경문제가 부각되면서 기존의 자동차와 냉난방기 등 연소식 기기를 전기기기로 전환하는 전기화(Electrification)가 글로벌 업계의 화두로 등장했다”며 “이미 2008년부터 현재 온도 제약이 있는 히트펌프 기술만으로도 8%의 온실가스를 줄일 수 있다는 보고서가 나왔고 유럽은 그런 결과에 따라서 2008년도에 히트펌프 기기 자체를 재생에너지로 인정을 해 정부 지원 정책으로 보급이 급속도로 이루어지고 있다.”고 설명했다.

현재 히트펌프를 포함한 HVAC 시장은 증기압축 사이클의 과도한 전력 소비, 불소계 냉매로 인한 지구온난화 등 환경영향 문제, 지구온난화로 인한 냉방부하의 급증 등 도전과 기회에 직면해 있다.

이런 이유로 이제는 기기의 효율향상 및 대체냉매 개발과 같은 전통적 연구방법으로는 에너지 소비 증가를 따라잡을 수 없어 혁신적이고 근본적, 체계적 기술이 필요하다.

김민성 교수는 “지속가능한 빌딩으로 변화를 위해 재생열과 히트펌프 사용의 획기적 확대가 필요하고 기후변화와 함께 기존 빌딩의 부하 불균형 심화를 줄이기 위해 축열과 신재생 연계를 최적화하는 방안이 필요하다”고 강조했다.

특히 “난방방식을 히트펌프로 대체할 경우 온실가스 배출 감소에 크게 기여할 수 있다”며 “전력수요관리에 히트펌프를 전략적으로 고려할 수 있는 방안 등을 모색해 보급, 확산을 도모하는 정책적, 제도적 지원이 필요하다”고 밝혔다.

냉매가스 관련 규제 개혁의 필요성도 언급했다.

불소계 냉매는 지구온난화의 원인으로 현재 강력한 규제로 유럽에서는 사용이 거의 불가한 상황이다.

유럽은 냉매 생산량을 쿼터로 억제하고 다른 지역에서 생산된 불소계 냉매 사용을 억제하고 있다. 이런 이유로 냉매가격이 5배까지 올라가는 등 폭등하고 있다. 유럽산 냉매를 확보하지 못한 중소기업들은 유럽 수출에 피해를 보고 있는 상황이 벌어졌다.

이 대안으로 현재 Low GWP 냉매에 대한 관심이 높고 일본, 유럽 등을 중심으로 불소계 대체냉매로 R32나 암모니아와 같은 약가연성 냉매 제품이 개발, 보급되고 있다.

김민성 교수는 “국내의 경우, 가스안전관리 규정에 의해 가연성이 있는 냉매는 사용을 못하게 되어 있어 가연성 위험이 A2로 낮음에도 불구하고 사용제한으로 인해 기술개발과 시장확보가 거의 답보상태에 있다”고 규제완화의 시급성을 강조했다.

김민성 교수는 ‘열탄성냉각’, ‘멤브레인 히트펌프’ “자기히트펌프‘ ’증발냉각‘ 등 미래 구현될 히트펌프 기술에 대해서도 소개했다.

부-스타 이진백 상무

냉각수열 이용하면 COP 6.0 이상 효과도

이진백 부-스타 상무는 ‘고효율 히트펌프 시스템을 통한 에너지 절감 사례’ 발표에서 히트펌프의 구조와 장점, 수열원 히트펌프 에너지 절감사례, 공기열 히트펌프 에너지 절감사례, 수열 히트펌프+공기열 히트펌프 복합 적용, 수축열 히트펌프 시스템의 에너지 절감사례 등에 대해 소개했다.

이진백 상무는 “수열원 히트펌프는 샤워 온배수, 냉각 공정수, 냉각탑수, 하수처리장, 중수, 하천수, 해수 등 12~35℃의 열원을 사용해 사우나, 온천, 호텔, 양식장, 대형마트, 문화·체육시설 등 연중 급탕을 사용하는 시설의 경우, 경제성이 매우 높다”며 “부-스타가 자체 개발한 수열원 히트펌프 60RT 모델 성능테스트 결과, 부하측의 순환수 H/P의 유입온도를 50℃로 놓고 열원측의 순환수 H/P 유입온도 12~30℃일 때 COP는 2.69~4.19까지 나오고 있다”며 “특히 냉각수열을 이용해 냉각(냉방)과 온수(급탕,난방,가열)를 동시 사용할 경우 COP 6.0 이상의 효과도 볼 수 있다”고 강조했다.

대형마트와 온천의 수열원 히트펌프 설치사례에 대해 소개했다.

대형마트는 냉동냉장 제품을 연중 보관하기 때문에 연중 계속 냉동기를 돌리고 있다. 그래서 냉동기에서 냉각탑으로 순환하는 냉동쇼케이스의 냉각수(32~35℃)를 히트펌프 열원으로 이용해 55~60℃의 온수를 생산하고 탱크에 저장해 급탕용으로 사용한다.

이진백 상무는 “기존의 보일러를 이용해서 급탕을 만들던 것을 이런 냉각 공정수를 활용함으로써 연료비를 35% 절감할 수 있고 더불어 LNG 사용 감소로 대기오염물질 배출을 억제하고 냉각탑 부하도 줄일 수 있다”며 수열원 히트펌프의 적용에 따른 장점에 대해 소개했다.

이어 부-스타가 공급하고 있는 미쓰비시전기의 냉난방(온수) 겸용 컴팩트 큐브 50RT 모델(MCHV-P180A1), 온수용(급탕/난방) 20RT 모델(CAHV-50YA-HPB), 온수용(급탕) CO2히트펌프 12RT 모델(QAHVN560YA), 냉난방(온수) 겸용 소형 5RT 모델(PUHZ-HW140XHA2) 등 공기열 히트펌프 라인업을 소개하고 적용사례도 발표했다.

냉난방 겸용 컴팩트 큐브 50RT 모델은 한랭지에서 난방 성능이 우수한 것이 특징으로 난방 COP 3.85, 냉방 COP 3.35로 동급 제품 중에서 COP가 가장 높고 DC인버터 스크롤 압축기 2개씩 2세트(4대)를 탑재해 효율이 30% 이상 향상됐다. 특히 압축기 1세트가 고장이 나도 나머지 1세트로 최하 50% 정도의 백업 기능을 유지할 수 있고 저부하일 때는 서로 교대 운전이 가능해 에너지절감을 극대화 시킬 수 있다. 인터버 제어 사이드 팬(SIDE FAN)을 측면에 장착해 공기 배출을 상향식이 아니라 측면의 V-FLOW 배출방식으로 콤팩트화와 장비 효율성을 높였다.

이진백 상무는 “이런 기기 특성을 통해 기존 냉난방, 급탕설비 구축 시 필요했던 냉각탑, LNG, 연도, 수처리설비, 열교환기 등의 부속장치 없이 급탕용 저탕조 설치만으로 시스템구축이 가능하고 별도의 인허가나 운전자격 인력도 필요없다”고 설명했다.

특히 부-스타의 다중 스마트(Smart) 리모컨 제어 시스템 적용으로 리모컨 1대로 최대 30대까지 그룹제어를 통해 스케줄제어, 교번운전, 백업운전 등이 가능해서 자동제어 구축 비용을 최소화 시킬 수 있다.

주요 사용처는 업무용 시설의 수축열 냉·난방용, 흡수식 냉온수기 교체 대응 설비, 문화·체육시설의 가열/냉방/난방, LPG 등 연료 비용이 높은 사업장, 기계실 장비 반입구가 협소한 곳 등에 최적의 냉난방 시스템을 구축할 수 있다고 전했다.

급탕/난방 전용 한랭지형 CAHV-500 YAHPB 시리즈(20RT)는 낮은 외기온도에서도 높은 성능을 발휘할 수 있는 플레쉬 인젝션 회로가 설계에 적용되어 -20℃에서 65℃, -10℃에서는 70℃의 고온수 생산이 가능한게 특징이다. 특히 급탕 및 난방이 가능한 한국형 생활환경에 적합한 히트펌프로 친환경 냉매(R-407C)를 사용, 환경오염을 최소화했으며 고효율을 실현해 경제적인 게 장점이다.

이진백 상무는 주요 설치사례로 △경기지역 연수원(CAHV 20RT×5대) △서울지역 오피스텔(CAHV 20RT×5대) △스포츠센터(공기열 CAHV×4대+수열원 60RT×2대) △문화·체육시설(공기열 CAHV×4대+수열원 60RT×1대) 등에 대해 설치 개요와 시스템 운영상황 등에 대해 소개했다.

온수전용 CO2급탕기 QAHV-N560YA HPB 시리즈(12RT)는 온수 사용량이 많은 호텔이나 리조트, 헬스장, 요양원, 체육시설 등 상업시설을 비롯해 산업현장 등에 폭넓게 적용할 수 있는 고효율 CO2 히트펌프로 천연냉매인 CO2(R744)를 적용해 자연친화적이고 극한기후 조건에서도 연중 지속적인 고온수 공급이 가능한 게 특징이다.

냉난방용 PUHZ-HW140XHA2 시리즈(5RT)는 한랭지(-20℃)에서 고온(60℃) 출탕이 가능해 급탕 및 난방에 최적인 가정용 소용량 공기열 히트펌프로 최대 COP 4.19의 고효율을 자랑한다.

엠티이에스 김종헌 대표

80℃ 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」… 한국기후에 적합

김종헌 엠티이에스 대표는 한국기후 조건에 적합한 솔루션으로 냉난방과 급탕은 물론 환기까지 가능한 신재생에너지인 지열원을 이용한 80℃ 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」에 대해 소개했다.

김종헌 대표는 “이태리 Aermec의 히트펌프공조 제품과 한국의 엠티이에스의 엔지니어링 기술이 접목돼 선보인 한국형 고온수 지열 솔루션 「W-nxp」는 기존 지열시스템대비 성능과 효율을 현격히 개선하고 시스템 설계를 특화한 솔루션이다”라며 “자체 테스트 결과 기존 보일러대비 27.5% 연료비를 절감할 수 있고 냉방 시 에어컨 대비 17.5% 전기요금을 절약할 수 있는 등 경제성이 우수하다”고 설명했다.

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.

김종헌 대표는 “「W-nxp」의 개발 배경은 보일러와 같이 80℃ 고온으로 난방과 급탕 문제를 동시에 해결하면서 경제성은 물론 고정비 절감에도 포커스를 맞췄다”며 “공조분야에서 100년 역사를 가지고 있는 이태리 Aermec과 수년간 국내 미군부대 등에서 설계엔지니어링을 맡아온 엠티이에스의 역량이 시너지로 작용하면서 고온수 지열 솔루션이 개발됐다”고 밝혔다.

고온수 지열 솔루션 「Wnxp」의 핵심은 「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 300(56.7kW)~900(214.6kW)까지 총 8개 라인업으로 구성되어 있다.

고온수 지열 솔루션 「W-nxp」의 또 하나 핵심설비가 멀티퍼포스 히트펌프 NXP이다. NXP는 WWB와 지열원의 중간 위치에서 냉수, 온수의 밸런스를 조절하는 ’중심추‘ 역할을 한다.

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

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

제이비에너텍 권병철 부장

공랭식 히트펌프 칠러 ‘MSV’…냉동기·EHP 대체용도

제이비에너텍 권병철 부장은 이날 세미나에서 ‘미쓰비시중공업 공랭식 히트펌프 칠러 ‘MSV’ 설치사례’에 대해 발표했다.

권병철 부장은 “공랭식 히트펌프 칠러는 개별공조의 장점과 중앙공조의 장점을 모두 갖고 있다”며 “기존의 히트펌프는 목욕탕이나 호텔 등 주로 보일러 대체 용도로 많이 적용 됐지만 이 제품은 보일러의 대체 용도이기도 하지만 그것 보다는 기존의 냉동기나 시스템에어컨의 대체용도서 더 유용하다”고 말했다.

공랭식 히트펌프 칠러는 EHP 기술이 80% 정도 적용되어 있는 개별식 제품이면서 중앙공조방식으로 사용하는 방식이다.

JB에너텍이 공급하고 있는 미쓰비시중공업의 공랭식(공기열원) 히트펌프 칠러 MSV(Mitsubishi Smart Voxcel)는 기존 중앙공조방식의 2차측 설비를 그대로 사용하면서 개별공조의 장점을 갖고 있다.

권병철 부장은 “기존의 공랭식 히트펌프 칠러는 최대 출수 온도가 55℃로 평균 표준 가열온도가 60℃인 기존 흡수식 냉온수기나 온수보일러를 기존 공랭식 히트펌프 칠러로 교체 시 공조기의 능력저하가 발생하고 또 산업체에 사용하기 위해서는 하절기에도 60℃ 이상 온수 공정이 필요하다”며 “MSV는 최대 출수 온도가 60℃로 일반 공조용 냉난방뿐만 아니라 산업용 공정 등에도 사용할 수 있어 기존의 히트펌프 칠러의 활용 폭을 확대했다”고 소개했다.

MSV는 외기온도 -7℃까지 60℃, -15℃에서도 52℃의 온수생산을 통해 안정적으로 난방운전이 가능해 보조 가열기기 없이도 연중 난방기기로서 사용이 가능하다. 또한 동절기에도 -15℃까지 43℃ 냉수를 생산할 수 있는 제품으로 기존 중앙공조방식의 열원기기를 완벽하게 대체할 수 있다.

MSV의 핵심기술은 3D 스크롤 압축기에 있다.

미쓰비시중공업의 독자적인 3차원 압축기로 일반적인 스크롤 컴프레서의 가로방향 압축방식이 아니라 가로와 세로 방향의 3D 압축으로 기존 방식에 비해 좀더 고압으로 압축이 가능해 낮은 외기온도에서도 높은 가열온도를 확보할 수 있다.

또 MSV는 스마트 제어를 채택해 외기온도 및 냉온수 온도에 따라 4계통의 인버터 압축기 및 2계통 수열교환기 능력을 최적으로 제어해 폭넓은 범위에서 안정적인 운전을 실현한다.

별도의 자동제어 공사를 하지 않고도 전용 MSV 컨트롤러를 장착하면 최대 16대까지 대수제어 및 EHP수준의 부분부하운전이 가능할 뿐만 아니라 바이패스밸브에 의해 공급압력을 자동으로 제어하고 2차측 순환펌프까지 변유량 제어가 가능하다.

특히 부하변동에 능동적으로 대응해 개별공조와 같이 부분부하 시 에너지 소비량을 최대한 억제하고 혹한에도 안정적인 운전이 가능하다.

대표적인 설치 사례를 보면 일본의 경우 △북해도 시설원예(한랭지용) △아오모리 냉난방용(폭설지역) △나고야 산업용 프로세스용(세척조 가열용) △오이타역 JR복합건물 수축열(수축열(51RT×7대)+비축열 혼합) 등이며 국내는 △두산중공업 원자력동(50HP×8대) △호두나무요양병원(50HP×3대) △새소망병원(50HP×4대) △인덕원성당(50HP×4대) △새소망병원 △양산동원로얄C.C(냉난방용 50HP×3대, 급탕용 50HP×2대) △제주MJ벤처오름(50HP×6대) 등이 있다.

오택캐리어 백영재 부장

USX Edge 16대 병렬연결시 1,120HP까지 냉난방 대응

오텍캐리어 백영재 부장은 ‘도시바캐리어의 공랭식 히트펌프 냉동기 USX’ 발표에서 “히트펌프 칠러의 장점은 다양한 온도대에 냉방뿐만 아니라 난방, 급탕을 사계절 내내 사용할 수 있다는 점”이라며 USX의 다양한 제품 라인업과 응용 및 적용사례에 대해 소개했다.

백영재 부장은 “공랭식 히트펌프 냉동기 USX는 일본 마켓 쉐어 40% 정도로 국내에는 4년 전부터 공급하고 있다”며 “현재 -15℃에서 45℃(30~70HP) 출수 가능한 표준 모델부터 -15℃에서 45℃(50HP, 60HP) 온수생산이 가능한 한랭지형 모델 등 두 가지 시리즈를 공급하고 있으며 각 용량에 따라 냉난방용과 냉방 전용 제품, 특히 인버터 펌프 내장이나 살수장치 부착, 브라인 적용을 통해 냉방, 난방, 급탕은 물론 수축열, 빙축열 등 모든 냉난방 공조시장에 적용할 수 있는 메리트가 있다”고 강조했다.

이어 백영재 부장은 “USX Edge시리즈는 최대 70HP까지 용량 확대를 통해 16대 병렬 연결 시 1,120HP까지 냉난방에 대응할 수 있다”고 말했다.

‘USX Edge’는 압축기를 비롯한 각종 구성부품의 개발과 각 모델의 최적 제어설계를 통해 전 모델에서 높은 효율을 달성했다.

냉매 사이클은 4개의 독립 사이클로 세분화해 리스크를 분산시키는 한편 4대의 인버터 트윈 로터리 압축기는 개별 교환이 가능해 서비스가 편리하다. 또 물 열교환기 2대를 수 배관으로 직렬 연결해 시스템 COP도 높였다.

USX Edge 시리즈에 적용된 로터리 압축기는 타사의 스크롤압축기 적용 제품 대비 부분부하 특성이 뛰어나고 저~중부하 영역에서 ‘초고효율’ 운전이 가능해 사계절 운전을 통해 에너지 절감 및 낮은 운전비용을 실현할 수 있다.

일반용 에어엣지(AIREDGE) 60HP 모델의 경우, 100% 부하 영역에서는 타사와 동등한 COP를 나타내지만 부분부하 시에는 타사 동일 용량 대비 4.5~22% 높은 COP를 보인다.

한랭지용 히트엣지(HEATEDGE)의 경우, 100% 부하 영역에서도 타사 동일 용량 대비 냉방의 경우 4.5% 정도, 난방의 경우 6.5% 정도 COP가 높은 게 특징이다.

또 설치면적 최소화를 위해 집합배관 위치를 제품 안쪽으로 넣는 등 제품 사이즈도 최소화했다. 또 모듈 인 모듈 방식으로 부하 증가 시 제품 증설이 용이하고 모듈 멀티 조합제어(MC)와 독립 냉매 사이클 운전으로 고장 리스크를 최소화 했다.

백영재 부장은 주요 적용사례로 가스냉난방에서 전기 냉난방 개보수 현장과 수영장 현장, 축열시스템(공기열원) 등 응용 사례와 클린룸 개보수 현장(40HP×5대), 공장 프로세스용(50HP×18대) 등 적용사례에 대해 소개했다.

한국냉난방시스템 이종문 대표

여러 열원 동시 사용, 에너지 재생산 -온실가스 배출량 감소에 기여

이종문 한국냉난방시스템 대표는 ‘한국형 멀티 다중열원 냉난방시스템’ 발표에서 “이 제품은 기존의 공기열원, 수열원, 지열원 등 단일 열원 히트펌프나 2대의 기기로서 각각 단일 열원을 연결한 하이브리드 히트펌프와 차별화된 냉난방시스템으로 여러 열원을 동시에 사용할 수 있는 그야말로 ‘멀티 다중열원 냉난방시스템”이라고 소개하며 “시스템 1대만 설치하면 4계절 내내 설치장소에 구애받지 않고 냉난방부터 급탕, 공기순환까지 해결할 수 있다.”고 소개했다.

이 제품은 기존의 하이브리드 히트펌프가 2대 단일열원을 활용하는 것과는 차별화된 냉난방시스템으로 공기열원+수(水)열원+태양광 등을 개별적 또는 동시에 여러 열원을 동시에 사용할 수 있는 ‘멀티 히트펌프’다.

이종문 대표는 “멀티 다중열원 냉난방시스템은 공인기관 성능시험에서 영하 15℃ 이하 조건에서도 COP2.7로서 정상적인 운전이 가능도록 특허기술이 적용됐다”며 “지상과 지하 등 설치장소에 제한이 거의 없으며 외부 환경의 변화에 따라서 공기열원이 악화되면 수열원이 자동적으로 조절해주므로 기존 냉난방기기 대비 에너지 손실을 최소화할 수 있고 설비 배관도 간단해 시공성도 좋다”고 설명했다.

멀티 다중열원 냉난방시스템은 하나의 열원 조건이 나빠지면 다른 열원이 자동적으로 대체 운전되어 에너지 손실을 최소화해 에너지비용을 크게 낮출 수 있다. 즉 공기열, 수열 등 여러 열원에서 동시에 각각의 열을 빼앗아서 초기 공기열 50%, 수열 50%가 극한 상황에서는 공기열 10%, 수열90% 등 각자 차지하는 비율을 자동적으로 나누어 작동함으로써 에너지를 생산한다. 여러 열원을 동시에 사용하는 것은 주된 열원의 부족한 부분을 다른 열원으로 메우는 식으로 동시에 작동하므로 하나의 열원이 부족해도 운전에는 지장이 없는 게 특징이다.

여러 가지 신재생 열원을 사용하므로 에너지를 재생산할 수 있고 온실가스 배출량 감소에도 기여할 수 있다.

이 제품은 실외기 없이도 4계절 내내 에너지 사용이 가능하다는 게 이종문 대표의 설명이다.

이 대표는 “현재 냉난방시스템의 기술수준 측면에서 볼 때 멀티 다중열원 냉난방시스템은 실외기 없이 LNG 등 화석연료를 사용하지 않고 신재생에너지만을 적용해 온실가스와 CO2를 절감할 수 있는 가장 적합한 에너지 시스템”이라고 강조했다.

기존 보일러(COP 0.94) 등 냉난방 설비 대비 효율이 4배(COP 3.7) 이상 높고 미세먼지도 예방할 수 있으며 태양광과 융합을 하는 경우, 에너지 제로 운전도 가능하다. 일반 냉난방 공조는 물론 한국식 온돌난방까지 가능하며 냉방 시에는 폐열을 활용해 24시간 풍부한 온수도 사용할 수 있다.

이종문 대표는 “무엇보다 한국의 풍부한 자연에너지를 열원으로 적용한 멀티 제품으로 열원, 기능, 설치장소, 사용상의 다양성 등을 갖추고 있으며 IoT 기술을 접목해 4차 산업혁명에도 대응 가능하다”고 말했다.

한국기계연구원 김욱중박사 /한국생산기술연구원 전동순 박사

산업용 쉘&튜브 열교환기 설계 프로그램 중 소·중견기업에 무료 보급

마지막 발표자로 나선 한국기계연구원 김욱중 박사와 한국생산기술연구원 전동순 박사는 공동연구로 개발한 ‘Low GWP 냉매 적용 사이클 시뮬레이션 프로그램 소개 및 시연을 진행했다.

김욱중 박사는 “우리나라에서 다루고 있는 쉘앤튜브, 판형, 핀튜브 등 각종 열교환기를 설계하기 위해서는 각 냉매에 따른 열전달, 압력 강하에 대한 상관식이 필요하다”며 “이번에 개발한 프로그램을 그것을 개발해서 국내 기업들이 활용하고 궁극적으로는 Low GWP 냉매를 적용한 열교환기 설계에 도움을 주는 게 중요한 목표 중 하나”라고 언급했다.

이어 김욱중 박사는 “Low GWP 냉매 적용 사이클 시뮬레이션 프로그램 사용을 원하는 중소 및 중견기업들에게는 무료로 보급해 활용하도록 하고 부족한 부분에 대한 피드백도 받아 수정, 보완할 계획”이라고 밝혔다.

한국기계연구원이 총괄수행기관으로 진행하고 있는 ‘Low GWP(≤100) 냉매 대응 냉동시스템 원천기술 개발’ 국책과제는 올해 10월 31일 종료되며 제1, 2 세부과제로 구분돼 진행하고 있다. 제1세부 과제는 차세대 공조시장 대응 핵심 요소기술 확보을 위해 △열교환기 설계원천 기술 확보 △범용 사이클 해석 프로그램 개발 △후보 냉매/오일 평가 및 분석 △터보냉동기용 열교환기 개발 등이며 제2세부과제는 차세대 500RT급 터보냉동기 개발로 △고효율 터보압축기 개발, △시스템 통합 및 성능평가 △터보냉동기 제어시스템 개발 등이다.

김욱중 박사는 "현재 적용되고 있는 다양한 열교환기 형태에 따라 R1234ze(E), R1233zd(E), R1234yf, R1336mzz 등 Low GWP 냉매를 적용할 때 설계가 가능하도록 개발을 진행했고 최종적으로는 고압 냉매쪽은 1234ze, 저압냉매쪽은 1233zd를 적용하는 냉동기 쪽으로 방향을 잡아 열전달 및 압력강하 상관식을 개발했다”고 밝히며 “이번에 무료 공개하는 시뮬레이션 프로그램에는 이 두 냉매 외에 여러 가지 냉매를 적용할 수 있도록 사이클 프로그램이 구축되어 있다”고 말했다.

이번에 개발한 프로그램은 △단단 증기 압축식 사이클 시뮬레이션 프로그램(한국생산기술연구원), △2단(플래쉬탱크) 타입 증기 압축식 사이클 시뮬레이션 프로그램(한국생산기술연구원) △이코노마이저 타입 이단 증기 압축식 사이클 시뮬레이션 프로그램(한국생산기술연구원) △이원 증기 압축식 사이클 시뮬레이션 프로그램(한국생산기술연구원) △산업용 Shell & Tube(쉘 & 튜브) 열교환기 설계 프로그램(한국기계연구원, 한국생산기술연구원) 등 5종류로 이중 산업용 Shell & Tube(쉘 & 튜브) 열교환기 설계 프로그램에 대해 관련 중소·중견 기업에 무료로 배포한다.

전동순 박사는 “프로그램별 동일한 UI설계와 사이클 변수 입력에 콤보박스를 이용해 직접 작성하지 않고 마우스 클릭으로 조건을 설정할 수 있도록 구성해 구동이 편리한 게”장점이라고 설명했다. (프로그램 문의:ojkim@kimm.re.kr)