그동안 소외돼왔던 냉동‧냉장분야 기술개발이 기대된다. 한국에너지기술평가원은 2017년 에너지기술개발사업 신규과제로 ‘가스엔진구동 냉동‧냉장‧냉난방(고온수) 일원화 고효율 히트펌프시스템’ 개발을 발표했다.
편의점, 제과제빵 프랜차이즈, 중소형 할인점 등에는 냉동‧냉장‧냉난방 설비가 사용되며 온도대의 차이는 있지만 냉열과 온열이 동시에 필요한 부하특성을 보인다. 각 열원설비마다 단일 냉동(냉방)‧난방 사이클 형태로 취약한 에너지관리가 이뤄지고 있어 개선이 필요한 상황이다.
국내 냉동냉장시스템은 개별 또는 복합시스템으로 약 6,000억원, 상업용 냉동고 3,000억원 시장을 더해 약 9,000억원 시장규모이며 지속적으로 증가하고 있는 추세다. 또한 2002년부터 일본 산요 및 파나소닉에서 소형 편의점용 냉난방‧쇼케이스 모듈제품을 판매하고 있다.
대상분야는 연간 운전시간 및 에너지소비량이 크고 동시부하가 존재해 GHP기반의 All-in-One 제품개발 및 통합에너지관리를 통한 고효율화 달성이 가능하다.
이번 과제는 건물냉난방, 냉동고, 냉장쇼케이스, 온수기 등에 필요한 냉‧온열을 단일기기로 동시에 공급, 에너지 및 건물공간의 효율적 관리가 가능한 GHP기반의 All-in-One시스템 개발이다.
기술개발 방향은 기존 냉난방용 GHP에 냉동‧냉장기능을 부가하는 모듈화 및 연계 기술과 한 대의 기기로 각 설비에 필요한 다양한 온도조건을 제공하는 냉방COP 1.35‧난방COP 1.65의 배열이용 일체형 급탕시스템 내장 고효율 냉매사이클 개발한다. △에너지사용 최소화를 위한 에너지관리 및 원격 모니터링 시스템 △표준화 제품개발 후 다양한 매장 에너지환경에 적용 가능한 설치‧설계 프로그램 △다양한 성능특성에 대한 성능평가 및 표준화 기술개발 등이 포함된다.
또한 ‘고효율 냉동‧냉장시스템 기술개발 및 표준화’도 눈에 띈다.
이번 과제는 초발수 표면 저착상 기술 등 효율향상과 low-GWP 냉매적용을 통한 환경규제 대응을 위한 고효율 축열방식 냉동냉장시스템 모듈화 설계 및 표준화를 개발한다.
현재 식품, 식자재 등의 저장에 적용되는 고효율 냉동냉장 시스템 개발 및 최적운전을 통한 에너지소비 절감이 절실한 실정이지만 R&D 지원은 전무한 상태다. 설치현장, 저장식품의 종류에 따라 설치면적, 용량이 달라 관리가 어려우며 관련기업은 영세 중소기업이 주를 이룬다.
국내 냉동냉장시스템은 주로 주문제작 방식으로 이뤄지고 있어 제품 설계, 제작 및 시험평가에 대한 표준화가 어려운 실정이다. 따라서 냉동냉장 시스템의 모듈화로 설계‧제작의 표준화를 도출하고 제품성능 및 신뢰성 향상과 함께 가격경쟁력 확보를 통해 해외수출 활로를 개척할 필요성이 높다.
기술개발방향은 △냉동냉장시스템의 모듈화 설계 및 제작기술 △시스템 성능 및 효율향상을 위한 핵심부품 및 축열회수 이용 기술 △냉동냉장시스템 통합형 고정밀 제어기 설계 기술 및 제어로직 △냉동냉장시스템 시험규격 제정 및 표준화 기술 개발 등이다.
또한 △․소형 모듈 연계운전 대용량 시스템 대응설계 및 제어기술 △․자연냉매 또는 low-GWP 냉매적용 사이클 설계 기술 및 해석 프로그램 △2단압축 인젝션장치, 이코노마이저(economizer) 등 핵심 요소기술 △피크전력 절감을 위한 축냉 기술 및 폐열회수 축열 제상기술 △․초발수 표면 저착상 열교환기 △인버터 및 전자팽창밸브 등을 적용한 부분부하 효율 향상 기술 △고장진단기술(FDD) 및 시스템 모니터링‧제어기술 개발 등도 포함된다.
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