에너지 절감에 의한 사용자의 운전비용 절감과 함께 온실가스의 절감효과로 COP1.0의 일반형 흡수식대비 현행 고효율 제품은 16%의 절감 수준인데 반해 3중 효용 흡수식은 39%의 절감효과가 기대된다. 또한 전력대체효과와 함께 전기식과 대등한 효율 확보로 인해 가스냉방열원기기 자체 경쟁력 강화가 예상된다.
현재 국내에 활발히 보급되는 흡수식 냉동기는 도시가스의 연소열을 이용한 2중 효용 LiBr/H₂O 방식의 직화식 흡수식 냉동기로 사이클 향상과 각종 열회수기의 채용 등 다양한 기술이 개발돼 2중 효용 흡수식 냉동기 기술은 효율향상 등이 한계 수준까지 도달했다.
이에 따라 삼중테크는 ‘3중 효용 가스직화식 흡수식 냉동기의 기술개발’을 발표, 2중 효용의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 3중 효용 흡수식의 개발현황과 국산화 기술개발 방향 및 개발효과에 대해 분석했다.
3중 효용 흡수식 냉동기란 도시가스, 스팀 등의 열원을 이용해 냉방에너지를 생산해내는 기기로 기존의 2중 효용 사이클에 고온(200℃ 내외), 고압(2bar 내외)의 고온재생기를 추가 부착한 냉방기기다.
2중 효용 흡수식은 고압부가 대기압 이하에서 운전되는 것에 반해 3중 효용 흡수식은 대기압 이상으로 운전돼 사용상의 법규 등을 추가로 고려해야하며 LiBr수용액의 특성상 고온부식에 취약한 문제로 인해 상용화에 어려움이 있었다.
삼중테크는 지난해 12월부터 3중 효용 흡수식의 냉동기의 국산화 기술개발을 진행하고 있다.
삼중테크에 따르면 3중 효용 흡수식 사이클은 고온재생기가 대기압을 넘어 운전되므로 직화식 고온재생기는 해석에 따라 보일러의 법규 등의 제약을 받을 수 있고 온도가 200℃ 내외로 고온 부식의 영향이 커지게 된다.
따라서 사이클 개발은 COP의 향상과 함께 고온재생기의 온도, 압력이 최소화되는 조건을 고려해야 하며 기존 선행 특허를 침해하지 않는 독창적인 사이클이 고안돼야 한다. 또한 기존 2중 효용 흡수식에 사용되고 있는 부식억제제인 LiNO₃와 Li₂MoO₄의 3중 효용 조건에서의 부식 특성을 파악하는 것이 선행돼야 한다.
제품의 경쟁력 확보차원에서 기기 전체의 컴팩트화와 고효율화를 위한 요소기술의 개발이 매우 중요하다. 특히 컴팩트화 및 전열 향상 차원에서 소구경관의 채용과 고효율 전열관의 개발이 필요하다. 여기에 증발기와 흡수기 상하단의 압력차를 발생시켜 흡수기 입출구 농도차를 크게해 냉매의 증발작용을 촉진시키고 용액 순환량을 저감시키는 2단 증발‧흡수기의 최적 설계의 적용도 검토해야 한다.
3중 효용 흡수식 냉동기의 개발에서 중요한 포인트 중 하나는 핵심 요소부품 기술이다. 고온 재생기의 경우 2중 효용 사이클에서 채용되는 진공타입의 노통 수관식 또는 노통 연관식 구조가 아닌 대기압 초과 형태인 관류형 보일러 타입의 고온재생기의 개발이 필요하고 열효율을 높이기 위한 배기가스 열회수기의 설계도 함께 고려돼야 한다.
또한 고온의 사이클 환경에서 운전되어지는 고양정 펌프의 개발과 용액 열교환기의 고효율화, 내구성 확보를 위한 브레이징 판형 열교환기의 설계, 해석, 시험 등의 연구도 반드시 필요한 부분이다.
3중 효용 흡수식의 개발에서 기대되는 효과는 우선 에너지 절감에 의한 사용자의 운전비용 절감과 함께 온실가스의 절감효과로 COP1.0의 일반형 흡수식대비 현행 고효율 제품은 16%의 절감 수준인데 반해 3중 효용 흡수식은 39%의 절감효과가 기대된다. 또한 전력대체효과와 함께 전기식과 대등한 효율 확보로 인해 가스냉방열원기기 자체 경쟁력 강화가 예상된다.
우성민 삼중테크 부장은 “국내 에너지 수급 상황과 환경보전이라는 관점에서 3중 효용 흡수식 냉동기의 기술개발과 신뢰성 확인 및 상용화의 성공은 필수”라며 “이를 위해 기업 및 관련 연구기관에서는 내구성, 신뢰성 및경제성이 확보된 제품을 우선적으로 개발하고 사전에 관계 기관과의 협의를 통해 보급 활성화를 위한 제도 마련이 필요할 것”이라고 밝혔다.
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