지구온난화의 주범인 탄소배출 절감과 ISO14000 취득 후에도 계속적인 개선활동에 대응하기 위해 에너지 절감은 기업이나 단체에 있어서 일종의 사회적인 의무라고 할 수 있다.

더욱이 최근에는 즉각 효력이 나타나는 경비절감 방법을 우선으로 적극적인 투자가 이루어지고 있다. 그러나 큰 에너지절감 효과를 기대한다고 해도 기존설비를 신규 교체하는 대형 투자는 어려운 것이 사실이다. 또한 가동률이 높은 설비의 경우 개보수에 의한 정지 시간 등 도입리스크를 최소화 할 필요가 있다. 이러한 제약 속에서 낭비임을 알면서도 안타까운 마음으로 설비를 관리하고 있는 현장이 상당수 있음은 반박할 수 없는 사실이다. 이러한 현장에 적용 가능한 에너지절약 방법 즉 기존설비를 활용하면서 최소의 코스트와 리스크로 적용 가능한 에너지 절약 방법의 필요한 때이다.

따라서 "기존설비를 살리면서 리스크를 최소로 하고 저가이면서 높은 코스트 절감 효과가 있는 에너지절약 방법을 적용하고 싶다"고 하는 고객의 니즈를 토대로 신에너지, 종합개발기구(NEDO)와의 공동연구를 통해서 골격을 이루는 기술을 개발하고 절감 전력량의 가시화 기능 등을 추가하여 송수 펌프의 에너지 절약 제어 시스템 '에코노 파일럿'을 제품화 했다. 에코노 파일럿은 현재 에너지 절감 시책으로서 보급되고 있는 인버터에 의한 펌프의 회전수 제어에서 더 나아간 제어를 함으로써 다음과 같은 높은 평가를 받고 있다.

① 최대 80~90%의 대폭적인 절감 실현

② 기존 설비에 간단히 적용하여 리스크가 낮은 점

③ 에너지 절감 효과를 실시간 눈으로 확인할 수 있는 점

에코노 파일럿은 그 성과를 인정받아 에너지절감 센터(일본) 주최의 '2002년도 에너지 절약 대상'의 ‘자원 에너지청 장관상’을 수상(2003년 2월)했다.

여기서는 에코노 파일럿을 빌딩이나 공장 등에 사용되는 공조기(공기조절용 냉 온수 2차 펌프)에 적용한 사례를 중심으로 소개한다.

에코노 파일럿을 이용한 에너지 절약 방법의 목표

건물 전체의 에너지 소비 중 공조기의 에너지소비는 일반적인 빌딩의 경우 절반가량을 차지한다. 그 중에서도 특히 열전송계는 12% 정도, 그중에서도 냉·온수 2차 펌프는 약 3% 정도를 차지한다. ISO14000의 연간 에너지 절감 목표는 '사업소 전체의 에너지를 연간 1% 절감'으로 하는 경우가 많으며 여기서 2차 펌프의 약 3%를 대폭 절감할 수 있는 에코노 파일럿은 즉시 효력이 있는 효과적인 장치로 적용될 수 있다.

일반적인 기존 공조기 송수계의 특징

일반적인 송수계통의 기존설비는 일반적인 건물에 쓰이는 센트럴 공조의 유량 수송계의 계통도를 나타낸다. 이 공조방식은 열의 전달 매체로 '물'을 사용하는 방식이다. 열원에서 만들어진 일정온도의 냉수(냉방 시) 또는 온수(난방 시)는 1차펌프로 보내지고 현장에서 돌아가며 버퍼로서 축적되고 있다. 이 '물'은 2차 펌프로 가압되어 필요에 따라서 부하 측에 보내진다. 부하 측에는 공조기가 각 영역에 배치되어 열 교환기에 물을 통과시켜 후방에서 팬(Fan)으로 공기를 송풍하고 이것을 덕트로 각 곳에 송풍하는 것으로 공조가 이루어진다. 이때 해당 영역의 온도가 목표온도까지 가도록 공조기에 흐르는 유량을 양방향 밸브로 제어한다.

목표온도가 되면 양방향 밸브는 닫히게 된다. 이로 인해 아래와 같은 송수계통의 특징이 발생한다.

① 송수하는 유량(열 교환/가하는 열량)은 부하 측의 상황으로 결정된다.

② 송수하는 유량은 하루 중에도 다이나믹하게 변동한다.

이와 같은 계통을 변유량의 계통이라고 부른다.

통상 공조 2차 냉·온수 펌프의 송수계통은 송수압력이 일정해지도록 바이패스밸브를 사용한 제어가 이루어진다. 이 경우 유량이 줄어들면 압력이 높아져 퍼 올린 물을 바이패스를 이용해 돌려보내는 낭비가 발생한다.

최근 인버터가 저렴해지면서 바이패스밸브로 압력을 조정하는 대신에 인버터로 펌프의 회전수를 조정하여 일정압력을 유지하는 절감방법이 정착되어 있다. 압력유지를 위해서 필요한 만큼만을 퍼 올리는 제어를 하는데 압력유지를 위한 동력이 크고 유량감소에 의한 전력절감효과도 단순한 비례관계여서 에너지 절감률은 최대 50%에 미치지 못한다.

에코노 파일럿의 절감원리

중략

2018년 2월호 참조