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[인터뷰] 조성구 이맥스시스템 부사장

“건물용 전력·열 100% 공급 Final solution 개발할 것”
국책과제 진행…K건설과 실증테스트 MOU

2004년에 설립된 (주)이맥스시스템은 전력 및 냉온열 에너지기기 전문기업이다. 전력부문은 신규로 ESS사업을 수행하며 기존 태양광사업과의 시너지를 발휘하고 있으며 냉온열부문은 기존 사업부문인 건물 냉난방(시스템에어컨 및 히트펌프) 사업 외에 태양열 및 지열사업을 수행하고 있어 건물에 소요되는 모든 에너지기기를 공급하고 있다. 

이맥스시스템은 미래지향적인 중소기업으로 2012년 이래 정부의 R&D에 지속적으로 참여하고 있다. 최근 ‘제로에너지 건물 구현을 위한 0.8kW/m급 모듈화 태양광·열 융합시스템 및 운영기술 개발’ 국책과제를 수주했다. 이맥스시스템이 주관기관이며 △쏠라테크 △한국에너지기술연구원 △대전대학교 △한밭대 등이 참여기관이다. 총괄주관을 맡은 조성구 이맥스시스템 부사장을 만나봤다.  

■ 어떤 국책과제인가 
제로에너지건축물에 적합한 신재생에너지를 이용한 전력 및 냉온열 공급시스템을 개발하는 것이다. 특히 건축물의 지붕면적이 제한된 상황에서 전력 및 냉온열을 공급하기 위해 하나의 모듈에서 전기와 열이 모두 생산되는 PVT 복합모듈이 반드시 필요하다. 결론적으로 말하면 제로에너지건축물의 지붕에 PVT모듈 및 PV모듈을 복합으로 설치하고 지상공간에 양방향 ESS 및 냉온열 공급패키지를 설치해 건물에 소요되는 전기 및 냉온열 에너지를 100% 공급할 수 있는 시스템 개발이 요구되고 있다. 특히 2025년부터 의무화 예정인 제로에너지건물의 통합에너지 공급을 위해 반드시 필요한 개발이다. 

■ PVT는 어떤 기술인가 
일반적으로 PVT 복합모듈의 구조는 대동소이하다 하지만 사업화 관점에서 보면 많은 차이점이 있다. 즉, 생산성과 제품의 성능 및 신뢰성, 제조원가 등 필수적으로 검토돼야 할 요소가 많다. 

이번에 개발하고자 하는 PVT 모듈은 이러한 관점에서 접근하고 있다. 먼저 생산성부문을 보면 태양열 흡수판과 태양전지 접합을 기계장치에 의한 라미네이션으로 공정시간을 절감하고 균질한 품질의 제품을 생산할 수 있다. 

성능부문 역시 태양전지와 태양열 흡수판과의 라미네이션에 의해 EVA필름과 백시트가 제거돼 열전달 저항 감소와 열매체관과 흡수판이 의무용접봉 레이저 접합에 의한 열전도도 향상으로 성능이 향상될 수 있다. 

신뢰성부문은 Seamless serpentine pipe를 열매체관으로 사용해 용접부에서 올 수 있는 열매체의 누수를 원천 방지하고 하절기에 과열을 방지할 수 있는 Air channel을 구비함으로써 제품의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다. 슬림화와 경량화 및 자동화에 따른 원가절감형 모델을 계획하고 있다.

■ 기술개발부터 실증까지 진행되는데 
3차년도에 태양광ㆍ열 융합시스템의 시제품이 제작되면 실증시스템 설치ㆍ운용을 위해 K건설과 MOU가 체결돼 있어 경기 화성 송산의 그린시티 내에 주택 5개소와 커뮤니티시설 1개소에 실증시스템이 설치된다. 

3차년도 하절기부터 4차년도 봄까지 실증시스템을 운용하게 되며 과제 종료 후에는 보급확대를 위한 홍보용 단지로 활용할 계획이다. 제로에너지건물 보급과 관련된 정부와 지자체 관계자들 및 일반 건설사와 설계사 등을 대상으로 실증단지 견학을 계획하고 있다. 

■ PVT, 히트펌프, 환기, ESS, IoT 등이 모두 결합되는데 
건물의 전력 및 냉온열 에너지를 100% 공급하는 태양광ㆍ열 융합시스템이기 때문에 당연히 구성제품이 다양하게 요구되고 이 다양한 구성제품들이 효과적으로 결합돼 요구 기능을 수행하게 된다. 먼저 PVT에서 생산된 전기는 양방향 ESS로 보내지고 여기에서 히트펌프 작동전원으로 직접 사용되거나 배터리에 저장된다. 계통으로의 매전과 피크부하 경감을 위해 계통전력을 ESS에 저장하는 기능도 갖추게 되며 생산된 열에너지는 열공급 패키지로 보내져 급탕에너지로 직접 사용 또는 히트펌프의 작동열원으로 사용된다.  

또한 하절기에 얻어지는 잉여 열에너지는 환기장치의 제습열원으로 사용된다. 특히 태양광ㆍ열 융합시스템의 작동 및 관리는 IoT기능이 부여된 제어시스템을 활용해 시스템의 효율적인 작동은 물론 휴대기기를 통한 고장예측과 진단 및 실시간 통보기능, 초기성능과 대비한 현재 성능지수 등을 모니터링 할 수 있게 된다. 또한 태양광발전부문에서의 MPPT 기능을 위해 String 단위로 Power optimizer 기능을 보유할 수 있는 PCS도개발하게 된다. 

■ 기대효과는 
저에너지, 제로에너지건물의 부하특성은 알다시피 단열 및 기밀 강화로 인해 냉난방부하가 급탕부하 이하 수준으로 떨어진다. 이에 따라 관련기기의 구성 또한 기존의 개념과는 완전히 바뀌어야 한다. 

주택의 경우 열에너지는 급탕부하의 최대 2배 정도까지만 공급할 수 있도록 구성하고 나머지는 전기에너지로 공급될 수 있도록 구성돼야 한다. 태양에너지의 구성은 PVT 모듈의 경우 최대 8㎡ 전후, 나머지는 PV모듈로 구성돼 전력생산량이 5∼7kW 정도가 되도록 구성한다. 

이는 주택에서 소요되는 전력 및 냉온열 에너지의 100%를 공급토록 해 완전 에너지자립이 가능토록 하는 것이다. 또한 양방향 ESS를 활용해 자체 발전전력은 물론 계통전력까지 저장할 수 있도록 해 피크부하 경감에 기여할 수 있다. 중요한 건 건물의 지붕면적은 지극히 제한적이기 때문에 앞서 말한 기능을 발휘하기 위해서는 전력과 열의 동시 생산이 가능한 PVT복합모듈이 반드시 필요하다. 

■ 비즈니스모델 개발 방향은 
이번 과제의 비즈니스모델은 단일모듈로 건물에 필요한 전력 및 열에너지를100% 공급할 수 있는 건물에너지의 Final solution을 제공하는데 있다. 

즉 제로에너지건물시대의 신에너지시장을 고 신뢰성의 PVT모듈, IoT기반의 전력 및 냉온열 공급기술과 양방향 부하대응형 ESS 등 기술의 우위성과 주관기업의 전력 및 냉난방에 대한 전문성을 바탕으로 신재생에너지에 대한 Total solution을 제공하고자 한다. 고객부문별 B2B, B2C, B2G 및 일반판매 등 4개 부문으로 판매전략을 특화해 비즈니스를 진행할 계획이다. 

우선적으로 에너지공단의 건물 및 주택지원사업의 품목으로 지정될 수 있도록 추진하고 B2G부문은 조달우수제품 등록을, 일반판매부문은 PVT모듈의 건축자재화 등을 중점적으로 추진할 계획이다. 

특히 성능 및 신뢰성 등의 우수성을 기반으로 해외시장에 적극 진출할 계획이다. 또한 생산체계는 PV CELL과의 라미네이션 공정이 필수적이므로 이번 과제의 참여기관인 PV 모듈 제조업체와의 유기적인 협력체제하에 제품생산을 해 나아갈 계획이다.