산업용 가습기 및 증발가습 시스템 글로벌 선두기업 콘데어(Condair)는 9월 16일(목) 오후 4시부터 1시간 동안 ‘공조장치(AHU)에서의 증발 냉각을 위한 가습기 설치와 활용’을 주제로 온라인 세미나(웨비나)를 개최했다.

이날 웨비나는 콘데어 지형철 한국지사장 사회로 진행됐으며 콘데어 데이브 불(Dave Bull) 애플리케이션즈 매니저의 주제발표로 △증발 냉각에서의 Psychrometric 차트의 이해 △공조 장치에서 증발 냉각의 이점과 조건 △증발 냉각 전략 ; 직접, 간접 및 배기공기 △세 가지 실 사례 연구를 통해 보는 에너지 소비 등 최신 증발냉각 가습 기술이 소개됐다.

데이브 불(Dave Bull) 콘데어 애플리케이션즈 메니저는 “1kg의 습기가 단열 가습기에 의해 공기에 전달되면, 680W의 증발 냉각이 발생한다. 한 대의 단열 가습기는 적게는 300W 전력으로 최대 1,000kg/h의 습기를 제공할 수 있으므로, 이 가습기가 저렴한 비용으로 공기 처리 장치에 냉각을 제공할 잠재력은 아주 탁월하다.”며 콘데어의 직접 증발냉각(Direct evaporative cooling, DEC), 간접 증발냉각(Indirect evaporative cooling, IEC), 배기공기 증발냉각(Exhaust air evaporaꠓtive cooling, EAEC)의 세 가지 증발냉각 방법에 대해 설명했다.

자연냉각 모드 이용해 빌딩 연중 냉각

공기 처리 장치의 직접 증발냉각은 습도는 올리고 온도는 낮춘다.

직접 증발냉각은 유입되는 신선한 공기의 흐름에 습기가 더해지므로 습도가 올라가면서 온도는 감소하게 된다. 이렇게 조절된 공기는 실내의 낮은 습도 수준을 유지하기 위해 재순환되지 않고 실내의 대부분 공기가 배출되는 방으로 직접 제공된다.

데이브 불(Dave Bull) 매니저는 “달성 가능한 냉방 정도는 유입되는 공기 흐름의 습도 수준을 따르게 되므로 습도가 낮은 공기는 더 많은 습기를 흡수해 더 큰 증발냉각 효과를 거둘 수 있다.”며 컴프레서 기반의 냉각시스템을 증발냉각 시스템으로 교체한 사례를 소개했다.

이 업체는 영국 주요 통신사에 에어컨디셔닝 시스템을 판매하고 있으며 컴퓨터실에 있는 기존 컴프레서 기반의 냉각시스템을 증발냉각 타입으로 교체했다.

연중 냉각이 필요한 동안에는 자연냉각 모드를 이용해 빌딩으로부터 리턴된 공기와 외부에서 유입된 찬 공기를 혼합해 제어된다. 또 외부 공기 온도가 너무 높을 경우에는 외기공기는 증발냉각장치 방향으로 우회해 추가로 냉각기능을 수행하게 된다.

기존 방식의 30kW 냉각장치와 동일한 용량을 가진 증발냉각 장치를 비교분석한 결과, 두 시스템 모두 섭씨 15도 이하의 외기 온도하에서 자연 냉각이 가능했다.

데이브 불(Dave Bull) 매니저는 “여기에 새로운 기술의 팬(fan)과 제어기술 등을 이용해 일정량의 에너지 절약이 가능했고 특히 섭씨 15도 이하의 온도와 증발냉각 모드에서는 기존의 DX 시스템 대비, 현격한 에너지 절약 효과를 확인할 수 있었다.”고 밝혔다.

이어 그는 전체적으로 증발냉각 장치는 기존 노후장비 대비 80%의 에너지 절감 기능을 제공한다고 덧붙였다.

간접식 증발냉각은 내부와 외부의 기류를 섞지 않고, 또는 습기를 내부 기류에 더하지 않고도 온도를 내릴 수 있는 게 장점이다.

이 방법은 실내와 실외 공기 흐름을 전혀 섞지 않고 내부 공기를 냉각하기 위해 외부 공기를 사용한다. 신선한 외부 공기가 AHU의 열회수(HR) 장치를 지나고 나서 배출되는 반면, 실내의 순환 공기는 실내로 다시 유입되기 전에 열회수장치를 지나게 된다. 외부 기류 온도가 내부 공기 기류의 온도보다 차가울 때에는 그 찬 열 에너지가 이동해 실내를 냉방하게 된다.

직접, 간접 및 배기공기 증발냉각 시스템

열회수장치 이전의 외부 공기를 가습함으로써 온도가 내려가게 되고, 시스템의 냉방력이 향상된다. 이는 외부 온도가 실내로 공급하기 원하는 조건보다 높은 경우라도 간접 냉각을 사용할 수 있도록 한다. 내부 기류보다 더 빠른 속도의 외부 기류는 시스템의 냉방력을 더욱 향상시킨다.

간접식 증발냉각의 공조장치(AHU)에 대한 디자인은 Cross Flow Recuperator와 Run Around Coil 방식이 있다.

데이브 불(Dave Bull) 매니저는 “Condair는 아일랜드의 공조장치 제조사와 협업을 통해 콜로케이션 데이터센터에 증발냉각시스템을 공급하고 있다.”며 소개했다.

콜로케이션 데이터센터의 증발냉각시스템은 기존의 전통적인 쿨링시스템 대비 75%의 에너지 소비 절감이 가능하다. 외부 공기는 증발 냉각기를 통해 혼합영역으로 들어온 후 열교환기를 통과하게 된다. 이 공기는 배출되거나 또는 필요한 경우, 혼합영역으로 다시 순환된다.

데이터홀 공기는 지속적으로 순환, 열교환기에 의해 냉각되고 냉기 통로를 통해 공급된 후 열기 통로로 배출되게 된다.

배기공기 증발냉각은 습기를 추가하지 않고도 유입되는 신선한 공기의 온도를 낮출 수 있다. 실내에서 추출되는 공기는 먼저 가습기에 의해 냉방이 된 후 외부로 배출되기 전에 HR 장치로 흘러가게 된다. 가습기에 의해 공급되는 차가운 열 에너지는 HR 장치에 의해 유입되는 기류로 전달돼 온도를 낮추고 DX 에어컨 시스템에 요구되는 부하를 감소시키게 된다.

데이브 불(Dave Bull) 매니저는 “가습된 배출 공기와 유입되는 신선한 공기와의 어떠한 혼합도 없기 때문에 추가되는 습기도 없으며, 따라서 유입 공기의 습도 정도에 관계 없이 냉방이 이루어지게 된다.”며 독일 기업의 신축 제조시설에 설치된 사례를 소개했다.

은 배출되는 공기가 증발냉각된다. 공기는 외부로 배출되기 때문에 상대습도가 96%RH로 증가되는 것은 우려되는 부분은 아니다. 열회수 시스템은 70%의 효율을 갖고 있다.

MOBA 제조시설에는 약간의 기계식 쿨링이 요구됐으며 요구되는 전체 냉각의 41.7%를 증발냉각이 커버할 수 있었고 이를 통해 기존 기계식 냉각 시스템 대비 증발냉각이 괄목할 만한 부하를 줄여줌으로 45%의 에너지 소비를 줄일 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

데이브 불(Dave Bull) 매니저는 이외에도 콘데어의 증발 냉각 관련 응용 제품인 덕트 내 증발식 가습기 및 냉각기 'Condair MC', Evaporative Media Humidifiers, High Pressure Spray-in-Duct, 하이브리드 분무식 증발가습기 ‘Condair DL’과 배출되는 공기에서 얼마의 에너지 세이빙이 가능한지 계산할 수 있는 Condair Mycoolblue 앱도 소개했다.

Condair, 산업용 가습기 및 증발가습 시스템의 글로벌 선두기업

한편 산업용 가습기 및 증발가습 시스템의 글로벌 선두기업 콘데어(Condair)는 건물공조 및 인더스트리 분야, 특히 첨단 생산시설 및 의약, 제조, 바이오, 식품 및 데이터센터 등에서 요구되는 타입의 모든 가습기 및 솔루션을 제공 및 운용하고 있다.

1948년에 설립된 콘데어(Condair) 그룹은 산업용 가습기, 증발 냉각 솔루션 및 제습기 분야의 글로벌 리더로 스위스 페피콘(Pfefikon)에 본사가 위치해 있으며 유럽과 북미, 그리고 중국에 제조시설을 보유하고 있다.

콘데어는 전 세계 50여 개국에 해외 판매 파트너를 보유하고 있으며 750명 이상의 직원들이 70여 개 지역에서 영업 및 기술 네트워크를 지원하고 있다.

스팀 분사식(등온) 가습기 및 덕트 내 가습을 위한 제품, 그리고 고압 펌프를 이용해 매우 정밀하게 자동 가습제어를 하는 실내 직분사 가습기, 콘덴싱 타입 및 데시컨트 타입 제습기에 이르는 매우 다양한 영역대의 혁신적인 가습 시스템을 통해 생산성이 뛰어난 고효율 가습 솔루션의 새로운 기준을 정립하고 있다.