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연재기획

[Kharn·한국에너지공단 공동기획] 에너지절감 앞당기는 고효율기자재 중온수 흡수식냉동기

집단E 활용…피크저감 기여

지난 2011년 대한민국은 최악의 정전사태인 블랙아웃을 겪었고 정부는 정점을 찍은 전력피크를 완화할 대책마련에 동분서주했다. 하절기 냉방전력 부하를 줄이기 위해 다양한 지원책을 마련한 가운데 지역냉방이 효율적인 대책 중 하나로 주목받았다.

중온수(저온수) 흡수식냉동기는 열병합 발전소, 자원회수시설 등 집단에너지시설에서 생산된 열을 이용해 지역냉방을 공급하는 건물에 설치되는 냉동기로 약 95℃의 온수를 열원으로 이용하는 것이 특징이다.

온도차 이용방식에 따라 1단, 2단 중온수 흡수식냉동기로 나뉠 수 있는데 2단 중온수 흡수식 냉동기의 경우 약 40℃ 전후의 온도차를 이용, 1단 기기에 비해 약 20% 정도 높은 효율의 구현이 가능해 2008년(지역난방공사 기준)부터 본격적으로 보급되기 시작했다.

집단에너지 공급대상지역의 일정규모 이상 건물에는 지역냉방을 의무적으로 공급해야 하기 때문에 이를 중심으로 중온수 2단 흡수식냉동기 시장이 형성되고 있다.

이와 같이 중온수 흡수식냉동기가 본격적으로 보급되기 시작하면서 중온수 흡수식냉동기 성능에 대한 평가규격이 필요하게 됨에 따라 2015년 3월 처음 한국에너지공단의 고효율에너지기자재 인증 대상에 포함됐다.

인증의 범위가 되는 규격은 중저온의 가열용 온수를 1중 효용형의 가열원으로 사용하는 정격 냉동능력이 600RT(2,112kW) 이하인 중온수 흡수식냉동기로 중온수 1단 흡수식냉동기와 보조사이클을 추가한 중온수 2단 흡수식냉동기를 포함하고 있다.

중온수 1단 흡수식냉동기란 증발기·흡수기·응축기·재생기·용액열교환기 등으로 구성돼 1중 효용 흡수식 냉동사이클 원리를 사용하며 중온수를 구동온수로 사용하는 흡수식냉동기를 의미한다. 2단 흡수식냉동기는 재생기와 용액열교환기 부분이 제1재생기·제2재생기·보조재생기·보조흡수기·제1용액열교환기·제2용액열교환기·보조용액열교환기 등으로 구성된다.

시장 현황
정부에서 추진하고 있는 집단에너지 보급기본계획 및 지역냉방보조금 사업으로 인해 중온수 흡수식냉동기의 주요시장이 형성됐다.

한국냉동공조산업협회가 공개한 중온수 흡수식냉동기 국내 보급량 통계에 따르면 △2012년 251대(290억8,400만원) △2013년 324대(278억2,500만원) △2014년 409대(315억8,000만원) △2015년 377대(234억700만원) 등으로 2014년까지 증가세를 보였지만 2015년에는 기세가 한풀 꺾였다.


지역냉방보조금, 고효율기기 더준다
정부의 전력 수요관리 정책을 뒷받침하고 제품효율 보장 및 기술향상을 지원하기 위해 에너지공단은 2011년부터 지역냉방보조금사업을 실시, 2017년 3월부터는 고효율기자재 인증을 받은 제품에 대해 인센티브를 지급하고 있다.

일반 제품은 △200RT 이하 제품에 대해 RT당 10만원 △200~500RT는 RT당 7만5,000원 △500RT 초과는 RT당 5만원의 보조금을 지원하는 데 비해 고효율기자재인증을 획득한 제품에 대해서는 △200RT이하 RT당 12만원 △200~500RT는 RT당 9만원 △500RT 초과는 RT당 6만원을 차등지급하고 있다.

이러한 설치보조금에 대해 일반 제품은 설치보조금 3억3,550만원의 제한을 두고 있지만 고효율인증 제품에 대해서는 한도금액 없이 지급이 가능하다.



인증 현황
중온수 흡수식냉동기의 고효율기자재 인증은 2017년 5월27일 기준 7업체 55모델이며 △(주)귀뚜라미범양냉방 1개 △(주)센추리 9개 △(주)신성엔지니어링 2개 △(주)월드에너지 10개 △삼중테크(주) 7개 △엘지전자(주) 26개 등이다.

중온수 흡수식냉동기의 고효율에너지기자재 인증을 받기 위해서는 정격 및 부분부하 냉동능력의 95% 이상의 RT(kW), 구동온수열 소비량은 정격 소비열랑의 105% 이하가 돼야 한다.



성능시험은 부분부하 운전에서 정확하고 효과적으로 나타낼 수 있는 통합성능계수(IPLV: Integrated Part Load Value)가 평가지표다. 1단 냉동기는 IPLV 0.74를, 2단 냉동기는 0.83을 요구한다. 또한 절연저항, 내전압, 소비전력, 기밀성, 내압성 등 요건도 필요하다.

냉동능력 시험조건 및 안정판단 기준은 △냉수 출구온도 7±0.5℃(유량: 정격의 ±5%) △구동온수 입구온도 95±2℃(유량: 정격의 ±5%)다. 냉각수는 부하별로 △100% 부하는 입구온도 32±0.5℃(유량: 정격의 ±5%) △75% 부하는 입구온도 30.3±0.5℃(유량: 정격의 ±5%) △50% 부하는 입구온도 28.7±0.5℃(유량: 정격의 ±5%) △25% 부하는 입구온도 27±0.5℃(유량: 정격의 ±5%) 등이다.



시험조건의 온도변동 허용치 내에서 20분 이상 안정돼야 하며 모든 데이터는 가능한 동시 측정을 원칙으로 하고 안정조건의 판별을 위해 온도 및 유량측정에 대한 데이터 변동 그래프를 확인한다.

냉수 입출구 및 냉각수 입구의 온도와 유량이 안정된 후 온도와 유량을 20분 내 3번 측정해 평균값을 사용한다.

부분부하 운전은 구동온수의 온도는 일정하게 유지하고 냉각수 온도를 부분능력 %에 맞춰 조절하면서 구동온수 유량을 조절해 공칭 냉동능력의 %비율 부분부하 상태를 유지한다. 중온수 2단 흡수식냉동기의 경우 100% 운전 시만 보조사이클을 운전한다.

중온수 흡수식냉동기는 2015년 3월 고효율에너지기자재 인증품목으로 지정돼 기준개정은 아직 계획된 바 없다.

에너지공단의 관계자는 “중온수 흡수식냉동기는 최근 인증품목으로 지정돼 아직 기준개정 예정은 없으며 업계에서도 기준개정은 시기상조라는 의견이 대다수다”라며 “하지만 시장현황을 지속적으로 파악해 시장수요에 맞춰 적용범위 및 인증기준을 개정할 예정”이라고 밝혔다.

업계, “인증규격 유연성 부여해야”
업계는 잦은 제도변경은 제조사와 소비자 모두에게 큰 혼란을 줄 수 있으니 기준변경은 신중을 기하되 성능시험 범위를 좀 더 유연하게 만드는 방안도 필요하다는 입장이다.

업계의 한 관계자는 “현재 실험설비는 각 제조사 자체설비를 이용하고 있고 중소기업을 포함한 각 기업의 실험설비 용량차이도 상당하므로 정책을 결정에는 반드시기업의 투자환경도 같이 고려돼야 한다”고 말했다.

집단에너지고시지역의 신규지정이 확대되지 않아 업계의 영업환경은 더욱 치열하고 수익은 감소되는 상황이다.

특히 고객이 요구하는 스펙이 정부의 고효율기자재 인증규격과 완전히 일치하지 않는 경우 성능시험이 요구되는데 냉동기 1대를 실험할 경우 약 1,000만원의 비용이 소요된다. 이러한 비용은 대부분 판매가에 반영할 수 없어 업계 수익감소가 가속되기 때문에 용량구분의 간소화, 건물특성 반영 등 유연성이 필요하다는 설명이다. 또한 고효율에너지기자재 인증을 취득한 경우 품질신뢰를 바탕으로 일반 소비자들이 불필요하게 성능실험을 요구하는 일이 없도록 지속적인 홍보도 필요하다고 덧붙였다.

또한 온수를 공급하는 열공급 업체에서는 중온수 2단 흡수식냉동기에 대한 기준을 정하고 있고 최근에 기준이 변경됐다. 그러나 변경된 기준이 설비설계 업체에 홍보가 미흡해 과거 기준으로 설계되는 경우가 대부분이다.

또 다른 업계의 관계자는 “최종 열공급업체의 준공검사 등 확인단계에서 냉동기명판교체, 제출서류 교체 등의 번거로운 작업이 빈번하게 발생하고 있다”라며 “초기설계검토 단계에서 과거 기준으로 설계된 건물에 대해서는 개정된 기준으로 설계 변경하도록 열공급 업체에서 신경을 써주면 좋겠다”고 말했다.



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