산업용 축열시스템의 심야전력 을 공급 필요성이 제기됐다.

한국철 엠에이산업 부장은 5월 19일(목) 서울 세텍 전시장에서 열린 ‘2022년도 탄소중립 실현을 위한 축열시스템 기술강연회’ 발표에서 “산업용 축열 시스템은 대부분 에너지 절약 기능과 수요관리 기능을 모두 갖고 있는데 산업용 전력을 주간에도 냉동기를 사용해야 하므로 심야전력 설비로 인정받지 못하고 있다”라며 “산업용 축열 부분은 한전이 주도해 에너지를 절약할 수 있는 분야이므로 현재의 냉방부하 위주의 사고에서 벗어나 산업용 축열시스템에 심야전력 을 공급이 필요하다”라고 강조했다.

현재 축열 분야는 초기 예비 장비에 수축열조를 추가해 전축열 방식으로 에너지 절약 및 운전 안정화 설비를 구축하는 경우가 대부분이지만 대상 설비는 거의 모두 적용한 상황이다.

한 부장은 “시스템 구축 시부터 축열설비를 적용하는 경우는 산업용 심야전기는 을Ⅰ 만을 허용함으로써 공정 안정이 필수적인 현장에 한전이 심야전기 사용을 제한한다는 인식을 주고 있다”고 밝히며 “특히 산업용 요금과 업무용 요금의 차별이 없어진 상황에서 산업용 요금에만 심야전력 공급을 제한하는 것은 형평성에 문제가 있다”고 지적했다.

한국철 엠에이산업 부장은 이날 발표에서 △산업용 축열시스템의 특징 △레토르트 식품가공 공장 축열시스템 적용사례 △발전방향 및 제안에 대해 소개했다.

대부분의 산업용 공정에는 냉열과 온열 부하가 동일 현장에서 필요한 경우가 많다.

냉열 부하는 공조 및 공정용 냉각부하, 식품 분야에서는 특히 0 ~ 2℃의 저온수가 필요하다. 온열 부하는 세척용, 난방용, 기타 반응 조건 조성용 등 35 ~ 120℃의 온열 부하가 필요하다. 하지만 축열식 히트펌프 시스템의 적용은 제한적이다.

한국철 부장은 히트펌프 사용이 일반적이지 못한 이유로 △열 수요의 시점, 용량 불일치 △공정별로 다른 온도의 열이 필요 △필요한 냉열과 온열의 온도차가 지나치게 큰 경우가 많음 △냉난방에 집중된 HP 시스템을 꼽으며 모 도계공장은 공정에 필요한 냉열(0~2℃, -6℃)과 온열(58℃)을 3개의 축열조를 이용하는 고효율 축열식 히트펌프 시스템을 적용해 에너지절약을 실현했다고 언급했다.

이어 산업용 공정은 공정 초기 Batch Process Load, 간헐적·일사적 부하 변동성이 크고 부하시간이 긴 경우가 많다며 독일의 맥주 공장을 예로들어, 냉각 부하 변동을 축냉시스템으로 효과적으로 대응해 장비 용량을 축소한 사례에 대해 소개했다.

한 부장은 산업용으로 축열시스템을 도입하면 상변화 축열로 0~3℃의 저온수를 안정적으로 생산, 공급온도의 안정화를 통해 공정수의 일정 온도 유지와 Buffer 기능이 가능하고 축열시스템에 온수 생산이 가능한 히트펌프를 적용하면 산업공정의 이용 시간 불일치, 수요와 공급 용량의 불일치 문제를 해결 가능하다고 강조했다.

이어 산업용 축열 시스템은 냉온열 모두 활용 가능한 시스템으로 △열 생산 시점의 이동을 통한 고효율/ 저비용 운전 △장비 부하율의 합리적 조정으로 운전 효율 극대화 △열 수송 시스템에 대온도차, 상변화 물질 이용 등으로 수송 에너지 절감 △에너지 시스템으로 폐열 등 미활용 에너지 활용 등 혁신적 에너지 절약 시스템이라며 레토르트 식품가공공장의 아이스칠러(ICE Chiller) 축열시스템 적용 사례를 소개했다.

충주 신도시 산단에 위치한 레토르트 식품가공공장의 주생산품은 계란 가공식품이며 빠른 냉각 및 최종 품온 4℃ 이하 유지가 관건인 현장으로 2021년 11월 엠에이산업의 축열설비가 완공돼 가동 중이다.

주요 설비는 Ice Chiller(제빙용량 : 75usRT, 2대, 공랭식 Heat Recovery형), 반밀폐 R-134a 전용 스크류 압축기, 열회수기(380kW, 2대), 공랭식 응축기(244kW, 4대), 펌프류(브라인 펌프, 제빙수 펌프, 냉수순환 펌프) 등이다.

한국철 부장은 “피드백 결과, 응축열 활용으로 별도 에너지소비 없이 온수 생산이 가능하고 야간 축열 이용률 상승으로 에너지 비용이 절감되는 한편 시스템 통합으로 공정수 온도 안정이 실현돼 냉각시간이 단축되면서 제품품질 및 생산성 향상으로 이어졌지만 개방된 옥내 설치 여건에 대한 대응 부족, 축열조 축열량 편중 현상 발생 등 설비 정상화 과정의 애로도 발생해 해결 및 보완 중이다”라고 밝혔다.