노아코리아, 저온저장고 폐열로 난방·온수 이용하는 히트펌프냉동기 상용화
노아코리아, 저온저장고 폐열로 난방·온수 이용하는 히트펌프냉동기 상용화
  • 성백진 기자
  • 승인 2020.04.03 13:36
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- COP4.45로 기존 저온저장고 대비 운전효율 2배 높아

- 가변 열교환 기술과 능동 사이클 절환 기술 적용

 

심현미 대표
심현미 대표

저온저장고의 폐열을 이용해 난방과 온수를 동시에 생산하는 히트펌프 냉동기가 상용화됐다.

주식회사 노아코리아(대표 심현미, http://noakorea.com)는 저온저장고의 냉장 시 발생하는 폐열과 축열을 통해 난방 및 온수를 동시에 생산하는 히트펌프 냉동기(제품명 : 에버그린)를 개발하고 시장에 본격 공급한다고 밝혔다.

히트펌프 냉동기는 농업, 임업, 어업, 축산업및 일반상업시설용 저온저장고와 난방 및 온수가 필요한 모든 현장에서 사용이 가능하다.

이 제품은 냉방(공기)과 난방(물) 동시 운전시 한쪽은 폐열을 이용해 운전된다. 기존 저온저장고 운전효율 대비 약 2배 높은 COP4.45(KTL 시험성적서 기준)를 나타내고 있다.

2019년 11월 개발을 완료하고, 특허출원을 마쳤다. 2020년 3월 KTL에서 시험성적서를 받았고, 또 농림식품 신기술등록 접수를 마쳤다.

 

에버그린 3HP 모델
에버그린 3HP 모델

심현미 대표는 “히트펌프의 원리는 한쪽에는 냉열을, 다른 한쪽에는 온열을 발생시키지만, 현재까지는 냉방 및 난방 둘 중에 한 가지만 사용하고 반대쪽 열은 버리는 게 일반적이었다”면서 “공기열 히트펌프를 연구하면서 버려지는 폐열을 활용할 방법을 찾던 중 저온저장고를 이용하는 농가 또는 상업시설에 공통적으로 필요한 냉장과 난방(온수)에 대한 니즈를 확인하고 에버그린을 개발하게 됐다”고 개발 배경을 설명했다.

저온저장고 2~5평에 맞춰 3HP 모델 양산

에버그린에 적용된 핵심기술은 가변 열교환 기술과 능동 사이클 절환 기술이다.

일반적인 히트펌프 시스템은 증발기와 응축기에서 열교환이 일어나고 그 열을 냉방 또는 난방에 활용한다. 하지만 에버그린은 여기에 가변 열교환기를 추가하고 사방변 2개를 사용해 냉매 흐름을 원활하게 했다.

 

농가 및 상업시설 저온저장고용 히트펌프 냉동기 구성
농가 및 상업시설 저온저장고용 히트펌프 냉동기 구성

심현미 대표는 “이를 통해 증발열량과 응축열량이 차이가 나거나 지속적으로 변하는 환경에서 밸런스를 유지하게 함으로써 높은 효율의 에너지 절감을 가능하게 했다”고 설명했다.

에버그린은 또 하나 다양한 사용 환경 및 사용자 요구에 따라 냉방 및 난방기능을 최적의 효율로 작동시키는 능동 사이클 절환 기술도 적용했다.

심현미 대표는 “가변 열교환기를 추가하더라도 사이클의 불안정성은 존재하고 또한 영하 15℃ 이하 한랭지 조건에서 출수온도 60℃ 이상의 온수 생산은 불가능하다”며 “이를 해결하기 위해 On/Off제어와 PED제어, 퍼지제어 등을 포함하는 가변 열교환기의 능력제어 알고리즘과 바이패스 알고리즘을 융합해 해결했다”고 밝혔다.

에버그린에는 △A mode = 동시운전(축열강화, 봄, 가을, 겨울) △B mode = 축열모드(냉장온도 충족 시) △C mode = 동시운전(냉장 강화, 한여름) △D mode = 냉장모드(축열온도 충족 시) △E mode = 제상모드(외기온도 10℃ 이하 & 습도 60℃ 이상 시) 등 총 5가지 모드로 가동할 수 있다.

각각의 운전모드는 외기온도와 설치된 환경에 따라 스스로 변환 운전하며, 룸콘의 ‘엔지니어 모드’를 통해 현재 상황을 스캔할 수 있도록 설계해 소비자와 A/S 엔지니어의 편리성을 도모했다.

에버그린의 핵심부품은 안전성과 내구성을 위해 코플렌드 스크롤 컴프레서, 댄포스 판형열교환기/압력스위치 등 이미 검증된 부품은 물론 콘덴싱유닛은 주문제작을 통해, 수려한 외관과 내구성을 실현했다.

 

에버그린의 저온저장고 히트펌프 냉동기 스마트운전 다이아그램
에버그린의 저온저장고 히트펌프 냉동기 스마트운전 다이아그램

심현미 대표는 “소비자들은 저온저장고의 실외기, 난방에 필요한 전기보일러 또는 기름보일러를 각각 설치해 사용하고 있으며, 이 모든 장비는 열효율이 상당히 떨어지는 제품들로 상당한 에너지비용을 지불하고 있는 게 현실이다”며 “에버그린의 신기술을 통해 안정된 냉난방 동시 운전을 폐열을 이용해 운전함으로써 농축어민, 화훼농가, 저온저장고를 이용하는 상업시설에서는 실질적인 설비비와 냉/난방비의 절감효과, 복지차원으로 저렴한 농사용 전기를 제공하는 정부 및 한전에는 전기사용 절감효과, 또한 화석연료 및 난방유 절감으로 인한 환경개선 효과가 기대된다”고 강조했다.

히트펌프 냉동기 ‘에버그린’ 은 가장 많이 보급되는 저온저장고 사이즈인 2~5평에 맞춰 1차로 3HP 모델이 양산, 현재 판매 중에 있으며 실내기 사이즈 조절을 통해 2~5평까지 커버가 가능하다.

국내 저온저장고 시장은 2000년대 초부터 정부지원사업으로 보급되기 시작해 현재 연간 약 5만대 정도가 신규 설치 중이며 누적 보급대수 60여 만대(추정)에 대한 교체수요도 상당할 것으로 예측된다.

심현미 대표는 “농림식품부 신기술 등록을 통해 저온저장고 신규 시장은 물론 교체 수요시장에 집중하면서 일반 상업시설으로도 보급을 확대해나갈 예정이다”라고 말했다.

이어 심 대표는 “에버그린의 적용기술을 한층 더 발전시킨 ‘에버그린 2’를 준비 중이다”라며 “ 급랭 및 항온, 항습이 가능한 정도까지 온도범위를 확대하고 자연냉매 도입을 통해 현재 시장에서 큰 화두가 되고 있는 콜드체인 시장은 물론 해외시장 진출도 계획 중이다”라고 밝혔다.

한편 노아코리아는 2014년 11월 반도체 검사장비 및 신재생 에너지장비 개발을 목적으로 설립되어 4년간 관련 제품 개발을 진행해왔다. 설립 초기 조달청을 통해 연구과제 장비를 개발, 납품했으며 2017년부터 히트펌프 개발 및 유통으로 사업을 전환하고 2018년부터 심야전력용 히트펌프보일러 유통을 해왔다.


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