댄포스 코리아(한국대표 김성엽)는 최근 ‘지속가능한 상업용 빌딩과 댄포스’를 주제로 온라인 컨퍼런스를 개최했다.

이날 컨퍼런스는 전 세계 에너지 사용량의 40%와 도시 전체 탄소배출량의 거의 절반을 차지하는 건물 에너지소비에 대한 댄포스의 지속가능한 상업용 빌딩의 에너지 효율적이고 디지털화된 솔루션을 공유하기 위해 마련됐다.

김성엽 댄포스 코리아 대표이사는 환영사에서 “1차와 2차 산업혁명으로 촉발된 도시화와 산업화는 우리의 생활을 빠른 속도로 편리하게 만들어 주고 또 인류 발전을 가져왔지만 동시에 석탄과 석유를 에너지원으로 사용함으로써 발생된 이산화탄소는 지구온난화와 기상 이변의 기후변화 위기도 불러왔다.”면서 “2015년 12월 파리기후 변화 협약에서 2050년까지 지구 온도를 1.5℃ 이내 상승을 목표를 맞추기 위해 각 국가별 탄소절감 노력을 촉구했다.”고 말했다.

우리나라도 2016년 기준, 전 세계에서 8번째로 많은 이산화탄소 배출 국가로 파리 협약에 적극 동참하기로 결정한 후 5% 수준이었던 신재생에너지 사용률을 2030년까지 20% 수준으로 올리겠다는 3020 정책을 발표하기도 했다.

김성엽 대표이사는 “2016년 IEA(국제에너지기구)는 2050년까지 기후 1.5도 이내 상승 목표를 달성하기 위해서는 에너지원의 관점에서 △신재생에너지를 이용한 발전 △에너지 효율화 △저탄소 에너지원 사용 등 3가지 요소의 중요성을 강조했다.”면서 “특히 이 자료에는 지구온난화 방지에 신재생을 활용한 에너지 발전은 32%의 효과를 보이지만 에너지효율화는 무려 38% 기여한다.”고 말했다.

이어 “한국에는 현재 714만 동의 상업용 빌딩이 있으며 38% 정도가 30년 이상 오래된 건물이고 신축 상업용 빌딩도 설계 시작 후 완공까지 평균 3년이 걸려 현재 지어진 빌딩은 3년 전의 기술을 사용하고 있다.”며 “이처럼 오래된 빌딩의 에너지 효율화는 에너지사용량을 상당히 줄일 수 있으면서 동시에 탄소중립이라는 목표 달성과 새로운 일자리 창출로도 이어질 수 있는 한편 근무자에게는 편리성과 쾌적함을 제공하고 건물 소유주나 운영주체에게는 에너지 효율화를 통해 경제적 가치 창출과 환경보호에 동참할 수 있는 기회를 제공한다.”고 강조했다.

덴마크, 에너지공급부문 2028년까지 100% 재생에너지 공급

지미 셀 주한 덴마크 대사관 상무참사관

주한 덴마크 대사관 지미 셀(Jimmy Berchtold Sell) 상무참사관은 ‘Climate Diplomacy and the Call for Private Sector Solutions’ 초청강연을 통해 “덴마크는 2030년 이전에 탄소배출량을 총 70%까지 줄이는 목표를 세우고 있다.”며 “에너지 공급부문에서는 2028년까지 100% 재생에너지를 공급하고 산업 전 분야에서는 에너지 소비량을 30%까지 감소시키 위한 계획과 전략을 추진해 나가고 있다.”고 소개했다.

덴마크는 EU 및 다른 국가들이 함께 경제를 전환시키고 기온 상승을 1.5℃ 이내로 유지할 수 있는 몇 가지 기술을 선보여 협력을 도모하고 있다. 그 일환으로 에너지 공급부문에서 2028년까지 100% 재생에너지를 공급을 위해 스웨덴과 독일 사이에 인공풍력 섬을 만들어 현재 덴마크가 실제로 소비할 수 있는 에너지보다 더 많은 에너지 생산을 통해 기존 에너지 공급원을 전환시켜 나갈 계획이다. 이 계획은 녹색 풍력에너지를 이용해 엔진, 보트, 자동차 등에 사용할 수 있는 수송 가능한 연료로 전환하는 Power-to-X 혹은 수소 기술을 말한다.

또한 그는 “덴마크는 2030년까지 에너지 소비량을 30%까지 감소시키는 목표를 세우고 2019년 13개 경제 공동체와 교통, 식량 생산, 에너지집약 산업 내의 다양한 산업 전반에 걸쳐 기후 파트너십을 맺었다.”며 “댄포스는 민간부문에서 덴마크 정부의 신뢰할 수 있는 조언자이면서 그 길을 앞장서고 있는 프런디어”라고 언급했다.

지미 셀 상무참사관은 댄포스가 아시아에서 성과를 거둔 싱가포르의 케펠 베이 타워와 한국의 롯데월드타워 두 가지 프로젝트는 탄소배출 저감 기술로 주목을 받고 있다고 소개했다.

싱가포르의 케펠 베이 타워는 댄포스의 드라이브 기술을 적용해 45%의 확실한 에너지 절감을 달성했다. 또 한국의 롯데월드타워는 매년 5,040MW의 전기에너지를 절약하고 있는데 역시 댄포스 드라이브 기술이 적용돼 연간 2,345톤의 CO2 배출량을 절감하고 있다.

이어 그는 “전 세계 도시에서 이런 탄소저감 기술을 구현하기 시작한다면 어떤 변화가 일어날지 상상해 보라.”면서 “사람들은 덴마크가 탄소배출량을 70%까지 줄이는 것에 큰 의미를 두지 않고 또 지구 탄소배출량의 0.1%밖에 안 된다고 말할 수 있지만 우리가 가지고 있는 기술이 다른 세계에서 최대한 활용되고 사용되도록 하는 것이 목표”라고 강조했다.

댄포스 2030년까지 탄소중립 선언

닐스 아르비어 댄포스 아시아태평양 지역본사 사장

댄포스 아시아태평양 지역본사 사장 닐스 아르비어(Niels Robert Arbjerg)는 ‘The Future of Commercial Buildings’ 초청강연을 통해 “댄포스는 2030년까지 탄소중립을 선언했고 이것은 지속 가능성에 대한 엄청난 노력과 투자가 따른다.”면서 “2007년부터 ‘EP100, RE100, EV100 이니셔티브에 가입해 글로벌 공급망의 에너지 효율 극대화 및 재생에너지 전환 등 탈탄소화를 위한 노력을 기울여 10년이 조금 넘는 기간 동안 전 세계에서 사용되어온 전기량을 절반 이상 줄인 동시에 공장의 생산량은 상당히 증가시켰다.”고 말했다.

댄포스는 지속 가능성에 대해 이야기할 때 디지털화, 전기화, 도시화, 식품 공급 그리고, 기후 변화로 대표되는 5대 글로벌 메가 트렌드에 주목하고 있다.

닐스 아르비어 댄포스 아태 지역본부 사장은 “그중 도시화를 보면 오늘날 도시는 지구의 3% 밖에 되지 않지만 여기에서 대부분의 에너지 소비(60~70%)와 CO2 배출량(75%)을 차지하고 특히 건물이 전 세계에너지의 40%와 많은 양의 CO2를 배출하고 있다.”면서 “에너지 효율화는 에너지를 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나인 동시에 새로운 일자리를 창출하는 촉진제가 될 수 있기 때문에 이 부분에서 건물은 매우 중요한 역할을 한다.”고 강조했다.

댄포스 HVAC 4.0, 스마트 빌딩 위한 액티브적 에너지관리 솔루션

김대훈 댄포스 코리아 매니저

김대훈 댄포스 코리아 상업용 빌딩 전략 영업 매니저는 ‘상업용 빌딩의 트렌드 및 HVAC 4.0’ 발표에서 글로벌 시장의 트렌드인 디지털 트렌스포메이션과 결합된 댄포스의 대표적인 솔루션인 HVAC 4.0에 대해 소개했다.

김대훈 매니저는 “전 세계 에너지 소비량의 약 40%는 건축물에서 소비하는데 그중 55%는 HVAC의 사용량으로 전세계 에너지의 20%를 차지하고 있다.“면서 ”건축물의 HVAC 최적화는 에너지 효율 개선에 매우 중요한 부분“이라고 강조했다.

원래 HVAC은 BMS에 통합 운영되고 에너지관리 시스템과 연동돼 데이터 수집과 분석을 통해 효율적으로 운영되고 관리돼야 한다. 하지만 에너지관리 시스템의 경우, 건설비용의 증가에 밀려서 건물 에너지의 효율적인 분석 기능이 아닌 단순 데이터 수집 및 모니터링 기능만 수행하는 경우가 많아 기술적인 한계는 없으나 더 이상 발전하지 못하고 있는 실정이다.

김대훈 매니저는 “댄포스 HVAC 4.0은 이러한 문제점들을 해소한 스마트 빌딩을 위한 HVAC 솔루션으로 크라우드 환경에서 에너지관리 시스템과 상호연동을 통해 에너지소비를 최적화할 수 있는 액티브 에너지관리 솔루션”이라며 적용사례를 소개했다.

댄포스 HVAC 4.0 솔루션은 2017년 암스테르담 세계무역센터(WTC)의 9개 건물 중 7층 높이 아이타워에 적용됐다. 냉난방 시스템은 430개 패널을 통해 복사열을 직접 공급하고 CO6밸브와 NovoCon 구동기를 통해 자동으로 냉난방 전환이 가능하다. 또 냉난방의 설계유량은 각각 원격으로 설정할 수 있으며 NovoCon은 DDC컨트롤의 PID제어방식을 통한 통신신호로 제어 가능하다.

김대훈 매니저는 ”WTC 아이타워는 댄포스 HVAC 4.0 솔루션 적용으로 건물 입주자의 냉난방에 대한 쾌적성과 유연성 그리고 효율적인 에너지 사용 등 스마트한 운영관리로 에너지 소비를 최적화하고 있다.“고 말했다.

인버터 냉동기, 에너지 절감 효과 커

조현수 센추리 기술팀 과장

조현수 센추리 기술팀 과장은 ‘인버터 냉동기를 사용한 에너지 절감 방안’ 발표에서 댄포스의 오일프리 압축기와 인버터 스크롤 압축기를 적용해 제작한 센추리의 무급유 인버터 터보냉동기와 인버터 스크롤 냉동기에 대해 소개했다.

센추리 무급유 인버터 터보냉동기는 OilFree Type, Magnetic Bearing을 적용한 압축기의 RPM(인버터) 제어와 Heat Exchanger, Economizer 적용을 통해 부분부하 효율을 극대화해 최대의 운전비용 절감효과를 거둘 수 있다.

특히 멀티 컴프레서와 이코노마이저 적용을 통해 저용량(100RT)부터 대용량(2000RT)까지 라인업 돼 있어 다양한 냉동 부하에 적용 가능하다.

조현수 과장은 “무급유 인버터 터보냉동기는 압축기 내부에 인버터가 내장돼 있어 경부하가 많이 발생하는 상업용 빌딩 등의 에너지절감 효과가 뛰어나다.”며 주요 특징에 대해 소개했다.

무급유 인버터 터보냉동기에는 댄포스 Turbocor Compressor 적용으로 부분부하 효율 향상 및 신뢰성, 안전성이 향상됐다.

최고 수준의 COP와 높은 부분부하 효율(IPLV, NPLV-AHRI)로 운전비용을 절감하고 Oil Free로 인해 열교환기 성능도 높아졌다. 또 압축기의 소형화, 열교환기의 최적화에 따른 제품 중량 및 사이즈를 줄일 수 있고 비마찰 Magnetic Bearing 적용과 부하에 따른 최적의 인버터 제어(RPM)로 운전 소음을 최소화 했다.

여기에 오일과 관련 부품 미적용으로 제품 구조가 단순하고 오일로 인한 냉동기나 부품 고장이 없어 관리 포인트가 감소한다. 멀티 컴프레서 적용으로 압축기 점검 및 이상 시에도 냉동기 운전이 가능하다

조현수 과장은 “무급유 & 마그네틱 베어링을 적용한 압축기 및 열교환기 최적화 설계를 통해 뛰어난 에너지 효율을 거둘 수 있다.”면서 “스크류 냉동기대비 월간 운전비용이 하절기 37.8%, 간절기 56%, 동절기 73% 절감되고 터보냉동기대비 하절기 8.3%, 간절기 38.2%, 동절기 62.2% 절감된다”고 강조했다.

센추리 무급유 인버터 터보냉동기는 국내 최초로 AHRI 인증을 취득했다.

센추리의 공랭식 인버터 스크롤 냉동기에도 댄포스의 저소음, 저진동 인버터 스크롤 압축기가 적용됐다.

조현수 과장은 “전통적인 스크류 같은 경우는 부분부하 효율(IPLV)이 3점대인데 반해 인버터 스크롤냉동기는 IPLV 4.9로 높고 부하에 따라서 RPM이 변환되기 때문에 풀 부하일 때도 저소음, 저진동 운전이 가능하다.”고 말했다.

인버터 스크롤 냉동기에는 응축기에 V형 코일 구조의 핀앤튜브형 열교환기가, 증발기에 콤팩트한 제품 설계를 위해 판형 열교환기가 적용됐다.

특히 댄포스 인버터 드라이버가 적용돼 있어 DDC컨트롤러 또는 PLC컨트롤러 고장 중에도 인버터 드라이버 단독으로 스크롤 냉동기 운전이 가능한 장점이 있다.

센추리의 인버터 스크롤냉동기는 일반 모델대비 부분부하 효율이 58% 향상되고 연간운전비는 25% 절감되는 효과를 거둘 수 있다.

IoT와 스마트한 HVAC 전용 드라이브

조윤섭 댄포스 코리아 매니저

조윤섭 댄포스 코리아 드라이브 사업부 매니저는 ‘IoT와 스마트한 HVAC 전용 드라이브’ 발표에서 댄포스의 HVAC 4.0 솔루션과 연계해서 기존 단순한 모터 변속장치로 사용해 온 드라이브를 IoT 시대에 맞게 여러 기능을 융합, 원격관리 시스템으로 구현해 설비관리를 보다 효과적으로 개선하는 방안을 제시했다.

댄포스의 ‘VLT2 HVAC Drive-FC102’ 드라이브는 전 세계 최초로 드라이브를 양산한 댄포스의 공조냉동 분야 노하우와 모든 기술이 집약된 제품으로 낮은 총 소유비용(TCO), 높은 신뢰도와 긴 수명 등 다양한 특화 기능을 제공한다. 또 용량은 200V급은 ~160kW까지 400V급은 ~1000kW까지 대응이 가능해 대부분의 설비 부하에 단일 규정으로 구성할 수 있다. IoT 융합 구성의 가장 중요한 요소 중 하나인 통신기능은 인터넷을 직접 연결할 수 있는 Ethernet/IP 등 다양한 통신을 지원한다.

FC102 드라이브는 IPM/SPM, SyncRM 등 동기 모터를 제어할 수 있고 화재 대응 모드, 팬벨트 파손 자동 검출, 펌프 누수 자동검출, 압력센서 입력 기능 등 공조냉동에 특화돼 있다.

조윤섭 매니저는 “팬, 펌프, 컴프레서 등에 주로 적용되는 공조냉동설비용 드라이브의 경우 에너지 절감이 큰 화두”라면서 “FC102 인버터는 낮은 대기 전력과 98% 이상의 높은 운전 효율, 자동 속도 조절이 이루어지는 냉각팬으로 자체 운전 에너지 효율이 가장 높은 제품”이라고 강조했다.

이어 “자동 모터 튜닝 기능과 자동 에너지 최적화 기능으로 모터 전압과 전류를 최적 제어해 에너지 절감량을 극대화하는 동시에 평균 3~5%의 에너지를 추가로 절감할 수 있다.”고 덧붙였다.

FC102 드라이브는 기본형 드라이브의 키패드 대신 LCP103 와이파이 통신 모듈을 장착해 댄포스가 제공하는 스마트폰 어플을 이용해 드라이브의 모든 기능을 원격 모니터링하고 제어할 수 있다. 특히 –25℃에서 50℃까지 매우 넓은 온도에서 운전이 가능하고 IP54, IP55, IP66 또는 NEMA12, NEMA4X 등 높은 방호등급을 제공해 열악한 환경의 노출 설치에도 안정적인 운전을 수행할 수 있다. 또한 국제 내진 규격(ICC-ES)의 중요도 지수 1.5 시험 인증, EMC/RFI 필터 및 고조파 저감 DC 리액터 등을 기본 내장하고 있다.

조윤섭 매니저는 FC102 드라이브를 공조 설비에 적용시 단순한 모터 가변속 장치가 아닌 공조 설비에 융합제어장치로 활용할 수 있는 댄포스의 VLT2 압력 트랜스미터 PTU025에 대해서도 소개했다.

압력 트렌스 미터 모듈은 공조기 필터 교체 시기 최적화, 빌딩 자동제어 네트웍에 연동해 공조 설비의 차압, 정압, 동압 모니터링, 공조 설비의 필터 차압스위치, 각종 공기 압력 센서들을 대체해 통합 모니터링 및 제어를 수행하다.

이어 FC102 드라이브는 모터 권선 상태 모니터링. 설비 진동 모니터링, 부하 이상 변동 모니터링, DrivePro 원격 모니터링 등 차별화된 특화 기능을 제공한다고 덧붙였다.

드라이브 적용 시 BYPASS 회로를 기본으로 적용하는 국가는 우리나라와 미국뿐으로 불가피하게 설치비용과 공간이 필요하고 드라이브와 자동제어 시스템 통신에 제약이 생기기도 한다.

조윤섭 매니저는 ”관습적인 BYPASS 회로 판넬 구조를 신뢰도 높은 IP55/IP66 방호등급 드라이브의 단독 노출 설치형으로 설계하면 드라이브의 수명이 다할 때까지 큰 어려움 없이 운영할 수 있다.”면서 “국내 바이오 플랜트에 동종 드라이브 약 2,000여 대가 약 9년째 바이패스 없이도 큰 이상 없이 운용되고 있다.”고 밝혔다.

이어 “자동제어 시스템과 통신 활용을 강화하고 드라이브를 단순한 모터 가변속 장치가 아닌 설비의 융합 제어장치로 활용하면 큰 비용을 들이지 않고도 설비 운용효과를 극대화할 수 있다.”고 강조했다.

스마트 빌딩을 위한 댄포스 NovoCon 디지털 하이드로닉 솔루션

김정환 댄포스 코리아 매니저

김정환 댄포스 코리아 히팅 사업부 영업 매니저는 ‘스마트 빌딩을 위한 댄포스 NovoCon 디지털 하이드로닉 솔루션’ 에 대해 소개했다.

김정환 매니저는 “NovoCon 디지털 하이드로닉 솔루션은 하드웨어와 디지털의 결합으로 하드웨어의 정확한 유량제어가 반드시 기반돼야 한다.”면서 “하드웨어인 댄포스 AB-QM 밸브는 소구경, 중구경, 대구경 모두 완벽한 리니어 제어 특성으로 차압 및 부하 변동에 따라 정확한 유량을 제어하는 특성을 가지고 있어 다양한 디지털 솔루션을 제공할 수 있다.”고 말했다.

NovoCon 디지털 하이드로닉 솔루션은 디지털 제어를 바탕으로 BACnet MS/TP, Modbus RTU 통신 프로토콜과 필드버스 프로토콜 및 데이지 체인지 연결 방식을 사용해 DDC 접점 포인트를 최소화 할 수 있다. BMS 시스템과 양방향 통신 및 데이터 교환은 물론 프로그램을 통한 펌웨어 업그레이드도 가능하고 다양한 솔루션의 리포팅 및 알람을 제공해 원격으로 제어할 수 있다.

김정환 매니저는 “디지털뿐 아니라 아날로그 신호를 활용한 제어도 가능하다.”면서 “2-PIPE 시스템에서 팬코일 컨트롤러를 통한 아날로그 제어 방법”에 대해 소개했다.

2-PIPE 팬코일 설비에서 유량은 AB-QM 밸브와 NovoCon으로 제어되며 이때 유량은 부하가 높은 냉방부하 기준으로 원격 설정한다. NovoCon은 실내온도조절기의 PID제어 단일전압 출력으로 제어되며 dT매니저 기능은 시스템에서의 dT제어를 수행한다.

김정환 매니저는 “NovoCon 디지털 하이드로닉 솔루션에 에너지관리 모드가 가장 중요하다.”면서 “에너지 관리 모드는 크게 에너지 모니터링 기능과 에너지 매니지먼트 기능으로 구분된다.”고 소개했다.

에너지 모니터링 기능은 에너지 사용량을 모니터링하고 분석한 결과를 토대로 가장 효율적인 운전구간을 찾아 적용함으로써 에너지 상용량의 최적화를 달성할 수 있다. 에너지 매니지먼트 기능은 DDC 컨트롤러와의 연동 제어로직 또는 독립형 제어로직 두 가지 방법으로 효율적인 운전이 가능하다.

NovoCon 구동기는 DDC 신호 없이 독립적인 컨트롤러 역할을 수행해 환수온도를 조절한다. 설정된 델타티 값을 기준으로 부하 패턴에 대응하며 부하 측에 항상 일정한 설계 온도가 유지될 수 있도록 NovoCon의 자체적인 컨트롤 로직에 의해 운전된다.

또 NovoCon은 알파 노브 값을 변경할 수 있다. 따라서 알파 노브 값 조정을 통해 가장 이상적인 출력값을 만들어낸다. 알파 노브 값의 변경은 컨트롤 밸브가 가지고 있는 제어 특성을 여러 가지로 변환할 수 있어 다양한 분야에서 적용이 가능하다.

김정환 매니저는 “스마트 빌딩의 일부분인 BIM은 스마트 빌딩을 구현하기 위한 프로젝트 전 공정에서 요구되고 있다.”면서 “댄포스는 현재 디지털디자인 센터 등 BIM을 서포트하기 위해 다양한 방법으로 고객의 요청에 대응하고 있다.”고 말했다.

NovoCon은 효율적인 에너지 성능을 보장하고 커미셔닝 단계에서 설정 유량 변경 없이 활용가능한 플러싱 기능 또는 DDC 접점을 최소화 할 수 있는 데이지 체인 또는 자동제어와 상호 연동되는 에너지 제어시스템 등 다양한 디지털 솔루션을 지원하고 있다.

현재 우리는 HVAC 시스템에서 스마트 빌딩 및 에너지 최적화를 위해 다양한 방법을 시도하고 있다. 하지만 대다수 초점은 열원의 최적화 또는 반송동력의 최적화에만 초점을 맞추고 있다. 이는 직접적 에너지를 사용하는 장비에만 국한된 초점이라고 할 수 있다. 하지만 장비는 말단 시스템에 따라 효율에 큰 영향을 받으므로 시스템에 최적화와 반드시 융합해야만 유기적인 스마트 빌딩이 탄생할 수 있다.

김정환 매니저는 “댄포스 노보콘 디지털 하이드로닉 솔루션은 스마트 빌딩에서 요구하는 다양한 솔루션을 제공해 HVAC 시스템을 서로 융합하고 보다 효율적인 에너지 관리 및 쾌적한 환경 조성을 통해 거주자의 만족도를 높일 수 있는 최상의 솔루션”이라고 강조했다.