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스페셜리포트

[ZEC 2세부 참여기관] 센추리

m-CHP·지역난방 연계 ORC 실증



국내 냉동공조산업의 선두를 달리며 기술발전을 이끌고 있는 센추리는 Smart ZEC 프로젝트의 2세부과제 ‘Cascade 열활용 지역냉난방 최적화’에 참여해 저온열 네트워크 구축을 위한 연구개발에 기여 하고 있다.

이번 과제에서 센추리는 m-CHP 배열 및 지역난방 공급수 연계 ORC(유기랭킨사이클) 발전시스템 시뮬레이터를 개발하고 이를 적용한 H2P(Heat-to-Power) 실증을 담당하고 있다. 이를 통해 ORC발전효율을 10% 달성하는 것이 목표다.

2차연도인 2019년 과제목표는 △ORC 성능예측 △배관시스템 최적설계 △주 제어시스템 및 알고리즘 설계 △DATA 분석을 통한 최적 설계조건 확인 및 ORC, 열교환기 선정이었으며 로드맵 상의 모든 세부목표를 달성했다.

ORC 성능예측을 위해 최적 운영함수를 개발했으며 회수열 활용에 대한 연구를 진행했다. 배관시스템은 회수열 활용연구 결과를 토대로 개념설계 재검토를 실시했고 제어알고리즘 설계 및 ORC 선정 및 제작발주 단계에서는 실시설계 용역을 추진했다.

센추리의 관계자는 “열원의 온도를 고려해 100˚C 이하 구간에는 R134a를, 150˚C 정도에는 R245fa를 ORC 적용냉매로 선정했다”라며 “열원의 온도가 높고 방열기의 온도가 낮을 때 ORC의 효율이 높아지며 발전량의 크기와 비례하지는 않았다”고 설명했다.

3차연도인 2020년에는 실증후보지인 귀뚜라미 냉난방 기술연구소(마곡 소재)에 45kW급 ORC를 설치하고 시스템을 구축할 계획이다. 이용열원으로는 m-CHP 배열(92˚C)과 지역난방 공급수(105˚C, 32.4ton/h)를 활용한다.

또한 ORC 및 주변장치를 설치하고 이를 포함한 전체 성능 모니터링시스템을 구축한다. 최적의 배관시스템 제작 및 시공으로 중앙제어시스템 및 알고리즘을 설계할 예정이다. 또한 모니터링 제어로직 개발과 제어알고리즘 디버깅 및 오동작 방지를 위한 장시간 신뢰성 테스트를 진행할 계획이다.

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