김지원 댄포스코리아 매니저는 ‘2023 BOCK & CO₂ 세미나’ 프로그램 중 ‘컨트롤러를 포함한 CO2 Electronics’ 발표에서 ‘CO2사이클을 제어하는 AK-PC 572 컨트롤러, CCMT밸브, 열관리 모드, 압력센서를 비롯해 출시 예정인 가스검지기의 특장점과 선정 방법 등에 대해 소개했다.

김지원 매니저는 “댄포스 AK-PC 572 컨트롤러는 온도와 압력을 이용해서 안전하고 효율적으로 CO2 초임계 사이클을 제어할 수 있다.”라며 “AK-PC 572 컨트롤러의 가장 중요한 제어 포인트는 가스쿨러의 출구 온도 및 압력 제어와 리시버의 압력 제어 두 가지”라고 강조했다.

김지원 매니저는 "가스쿨러 제어의 경우, 댄포스 고압밸브(CCMT 밸브)를 통해서 최적의 COP 압력 제어와 사이클의 안정성을 유지하면서 CO2 사이클을 제어하는데 다음 3가지 기준을 모두 만족하는 영역에서 이루어진다."고 설명했다.

우선 가스가 액냉매를 팽창시키는 AKVP 밸브에 들어가면 안되므로 최적 COP곡선의 기준선 왼쪽 영역에서 제어가 이루어져야 한다. 온도나 압력을 제어할 때 오버슈팅과 언더슈팅을 하면서 기준점으로 제어하는데 이때 오버슈팅은 각실 최대 압력보다 낮아야 한다. 마지막으로 리시버 건도가 너무 적으면 밸브가 닫히게 돼 제어기에서 제어를 할 수 없게 되므로 충분한 베이퍼 영역에서 제어를 해야 한다.

김지원 매니저는 “가스쿨러에서 냉매가 나오면 가스와 액냉매 즉 2가지 형태의 냉매가 리시버로 가게 되는데 이때 리시버 압력을 제어하는 것이 매우 중요하다.”고 언급했다.

가스 바이패스 밸브에 의해 리시버 압력과 압축기 흡입측 압력을 낮출 수 있다. 만약 가스 바이패스 밸브가 없어서 리시버 압력을 제거하지 못하면 계속 가스가 리시버에 쌓여 내부 압력이 너무 높아져 세이프티 문제가 발생하게 된다.

김지원 매니저는 이런 이유로 AK-PC 572를 통한 리시버의 압력 제어가 반드시 필요하다고 강조했다.

리시버의 압력 제어는 리시버 내부의 가스 냉매를 통해서 이루어진다. 그리고 리시버 내부의 액냉매는 AK-CC55 컨트롤러와 AKVP밸브의 과열도 제어를 통해서 중온이나 저온 쇼케이스에서 냉동냉장 효과를 거둘 수 있다.

댄포스의 AK-PC 572는 EKE 1P 밸브 드라이버와 EKE 2U 백업 파워 모듈을 사용해 CO2 사이클을 효율적으로 제어할 수 있다.

김지원 매니저는 댄포스의 AK-PC 572 Wizard ‘열 회수 모드’애 대해서도 소개했다.

보통 물품 저장용 냉동 시스템 작동시 발생되는 많은 열은 대부분은 재사용되지 않고 가스쿨러를 통해서 대기 중으로 배출된다. 이와 별개로 슈퍼마켓 등 대형 마트 말단에서는 실 난방이나 온수 사용시 추가적인 열이 필요하게 된다.

김지원 매니저는 “댄포스 열 관리 모드는 이와 같이 재사용되지 않고 배출되는 냉각 배기열을 난방과 온수의 가열에 사용할 수 있도록 한 것”이라며 “냉방과 난방 시스템을 결합한 열 회수 모듈을 이용해서 시스템 효율 상승과 이산화탄소 배출량 절감, 그리고 운영비 절감 효과도 기대할 수 있다.”고 말했다.

댄포스 AK-PC 572 미니팩 컨트롤러는 주로 CO2 초임계 사이클에서 작동되기 때문에 가스 상태의 냉매에서 열교환이 가능하다. 대부분 열교환기는 간접적으로 온수를 제어하지만 댄포스의 투 탱크 솔루션에서는 초임계 가스의 온도에 따라서 최대 55℃에서 60℃, 그리고 40℃에서 45℃의 온수를 동시에 만들 수 있다.

댄포스 EKE1P 밸브 드라이버는 AK-PC 572 추가 모듈 또는 0-10V 스텝모터 밸브 드라이버로 사용된다. AK-PC 572 추가 모듈로 사용한 경우에는 CO2 사이클에서 고압조절 밸브하고 가스 바이패스 밸브로 구동을 할 수 있으며 이외에도 다양한 스텝모터 타입의 팽창밸브 드라이브로도 사용을 할 수 있다. EKE 2U는 정전시 압축기를 보호하도록 설계된 백업 파워 모듈로 출력이나 수명에 따라서 POS A와 POS B로 구분해 사용할 수 있다.

댄포스의 CCMT 밸브는 CO2 사이클에서 사용되는 신뢰성이 높은 전자식 압력 조절 밸브로 가스쿨러 같은 고압 밸브로도 사용 가능하고 가스 바이패스 같은 중압 밸브 또 일반적인 증발 팽창밸브로도 사용할 수 있다.

김지원 매니저는 “댄포스 CCMT 밸브는 신뢰성이 높은 M12 케이블을 연결해서 신호를 전달하며 분해가 가능해 내부 카트리지를 교체할 수 있다.”라며 “서스 솔더링 또는 용접이 가능한 콤비 커넥터와 압력 센서 부착이 가능한 모델이 있다.”고 말했다.

CCMT 밸브는 최대 90bar까지 최대 고저압차가 허용된다. 또 CCMT 2-8, CCMT 16-42 모델 같은 경우 최대 운전압력은 140bar까지, CCMT 3-5 모델의 경우 스틸 커넥션은 140bar, 바이메탈 커넥션은 130bar까지 최대 운전 압력이 허용된다.

김지원 매니저는 댄포스의 압력센서와 온도센서에 대해서도 소개했다.

댄포스 AKS 시리즈는 사용 선택폭이 상당히 넓은 압력센서다. DST P310과 DST P110 모델의 경우 높은 정확도와 32비트 ARM 프로세서를 사용한 향상된 자가진단 기능이 있다.

두 모델 모두 CO2 사이클에서 저온부와 저압부를 측정하는데 사용 가능하다. 고압부 사용시에는 AKS 2050, DSD P310 두 가지 모델 중 하나를 선택할 수 있다.

댄포스 DST P110과 DST P310모델의 경우 각각 최대 49bar, 159bar까지 측정이 가능하며 두 압력 센서 모두 내부의 자가 진단 기능 및 오류상태 알림으로 정지시간을 단축 가능하다. 또 클램프 레벨 제어 기능이 있어 압력조건이 범위 밖에 있을 때 잘못된 출력값이 전달되지 않도록 판단하는데 도움을 준다.

댄포스 온도 센서는 모든 제품이 CO2 사이클에 사용 가능하며 온도 범위에 따라서 선택적으로 사용할 수 있다.

김지원 매니저는 올 하반기 A2L/A3 냉매용 가스감지기와 2024년 상반기 R290/CO2 냉매용 가스감지기 출시가 예정돼 있다며 제품 특장점을 소개했다.

출시 예정인 댄포스 가스감지기는 정확하고 빠르게 가스 누출을 검출한다. 응답 시간이 A2L 냉매의 경우 15초, A3 냉매의 경우 30초 미만으로 이 기준은 북미 가스 검지 기준을 적용하고 있다.

특히 장비 표면의 온도를 이슬점보다 높게 관리해 비정상 알람을 방지한다. 뿐만 아니라 센서 감지 부분을 센서 내부로 숨겨서 먼지나 기름 같은 이물질, 물 분사 그리고 냉동창고 등에서 쉽게 노출될 수 있는 자외선으로부터 손상을 방지를 할 수 있다. 수명도 반영구적이며 공장에서 0점 조절을 한 후에 출하되므로 추가적인 0점 조절 없이 바로 사용할 수 있다.

김지원 매니저는 “출시 예정인 가스검지기는 샘플가스와 레퍼런스 가스의 반응 차이를 이용해서 가스 누출을 감지하는 원리”라며 “A2L/A1, CO2의 경우는 TC 방식(열전도율)을, CO2나 프로판의 경우는 PA 방식(광음향) 방식의 가스 검지 기술을 사용하면 된다.”고 말했다.