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월드이엔씨, 염색공정수 가열용 35kW급 히트펌프 개발

생기원·섬유硏·냉동인증센터·전북대·벽진바이오텍 등 참여


월드이엔씨가 복합폐열원을 이용한 염색공정수 가열용 35kW급 히트펌프시스템(이하 복합폐열원 히트펌프)을 개발한다.

복합폐열원 히트펌프는 다양한 열원이 존재하는 산업공정에 활용하기 위한 시스템이며 열원간 열균형과 잉여열을 재활용함으로써 탄소저감 실현 및 친환경이슈를 해결할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 최근 히트펌프 시장점유율이 증가하는 추세를 반영할 수 있을 것으로 전망된다. 

현재 염색공정은 보일러가 주로 사용되고 있으며 20℃ 공업용수를 가열하고 공정에 투입하고 있다. 다량의 증기와 고온수를 사용하고 있으며 폐열 및 배열은 1/3 정도 열손실로 배출되는 에너지다소비산업으로서 비용부담이 과다하다. 

이런 상황에서 월드이엔씨가 개발한 복합열원 히트펌프는 염색공정에서 발생되는 저온폐열을 이용해 85℃ 이상 고온수를 공급할 수 있는 가열용 시스템이다. 이를 통해 열수요의 약 60%까지 공급할 수 있으며 에너지절약을 통해 원가절감도 가능하다. 또한 CO₂저감은 물론 탄소중립 및 산업경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 
이번 복합폐열 히트펌프 개발의 총괄은 월드에너지가 맡았으며 생산기술연구원, 한국섬유기계융합연구원, 한국냉동공조인증센터, 전북대, 벽진바이오텍 등이 참여한다. 

월드이엔씨의 관계자는 “국내기준 70~100℃ 고온수 히트펌프는 기술, 보급 확대가 저조한데 아직 보일러대비 경제성 측면에서 열위이며 제도적 기반이 부족하기 때문”이라며 “수백kW~수MW급 중대형급 히트펌프시스템은 지역난방과 연계, 운용된 사례가 있으나 초기 투자비에 대한 부담, 수전용량, 폐열량 부족 등의 이유로 보급 확대가 활발하지 않다”고 지적했다. 이 관계자는 “다만 국내 냉동공조분야의 주요 Component는 외산비중이 80%를 초과하는 것으로 파악되는데 국산부품개발, 핵심부품은 국내 OEM생산을 통한 공급망 개선, 경쟁력 강화가 절실하다”고 지적했다.



이번 R&D는 크게 △용량가변형 히트펌프시스템 설계 및 운전최적화 기술개발 △잠열재를 이용한 축열방법 및 폐열회수 시스템설계 기술 개발 △수요기업(염색공정기업) 적용 현장 실증시험 등으로 3개 과제로 구성돼 있다. 

월드이엔씨의 관계자는 “염색공정은 에너지 다배출 및 다소비산업으로 복합폐열 히트펌프를 이용한 에너지 사용량 및 탄소배출을 감소시킬 수 있다”라며 “이번 R&D과제인 35kW급 염색공정수 가열용 히트펌프는 시제품 설계, 제작, 시험, 모의부하시험, 실증을 통해 신뢰성을 검증할 계획”이라고 밝혔다.

이 관계자는 이어 “버려지는 에너지를 증발 열원으로 활용하면 산업부문 열수요의 약 60%까지 공급이 가능하기 때문에 실증화를 통한 시스템 확보 및 검증이 필요하다”라며 “HFO계 냉매를 적용 가능한 히트펌프시스템 설계 및 제작기술 향상과 미활용 폐열을 활용한 85℃ 이상 고온수를 생산하는 히트펌프 개발로 고효율 저에너지형 제조공정으로 전환할 수 있다”고 강조했다.