한국에너지기술평가원의 2016년 R&D기획 중 고효율 냉동·냉장 시스템, 전원자립형 GHP, 미활용 열원 최적화 시스템 개발 등 냉난방공조분야의 활발한 연구가 기대된다.
원장묵 에기평 수요관리PD는 11월26일 서울 더케이호텔에서 ‘2015 에너지인력양성사업 성과공유 워크숍’에서 내년도 R&D 추진전략을 발표했다.
R&D 추진전략에 따르면 △산업단지 에너지네트워크 △도심형 에너지네트워크 △에너지 IoT 및 빅데이터 활용 등 3개 분야로 나뉜 에너지신산업에는 24개 프로그램, 44개 세부과제가 기획됐다. 이 중 냉난방공조분야의 2016년 R&D 계획으로는 △고효율 냉장·냉동시스템 개발 및 표준화 △계간축열기반 열네트워크 △전원 자립형 가스엔진 히트펌프 △대규모 미활용열원 최적화시스템 △가스냉열 활용기술 등이 눈길을 끌었다.
‘고효율 냉동·냉장시스템 개발 및 표준화’
식품, 식자재 등의 저장에 적용되는 고효율 냉동·냉장시스템 개발 및 최적운전을 통한 에너지소비절감이 절실하다. 하지만 저온분야와 관련해 지난 15년 동안 정책적으로 지원한 R&D연구과제가 전무한 실정이기 때문에 과제선택의 적기라는 판단이다.
특히 물류시설 전용단지 총 면적의 20%(65만2,692평) 정도로 예상되는 냉동·냉장 창고는 에너지 다소비 시설임에도 불구하고 관련 규정이나 기준이 마련돼 있지 않다. 설치현장의 저장식품 종류에 따라 면적과 용량이 달라 관리가 어려우며 관련기업은 영세 중소기업이 많다.
세계 냉동시장은 지난 2012년 3,100억달러에서 꾸준히 성장해 2016년 4,000억달러 규모를 바라보고 있고 연평균 8.9% 성장이 전망된다.
이에 따라 복합열원, 고효율 유닛이 적용된 냉동·냉장시스템 기술개발을 목표로 고효율 콘덴싱 유닛, 광대역 온도 및 습도제어, 우레탄 판열 고단열화 및 안정성 확보기술 등을 추진할 방침이다.
‘계간축열 기반 열네트워크’
계간축열기반 신 수요관리 사업모델 개발을 목표로 이미 추진되고 있는 연구과제다. 올해는 수요관리측면 문제로 잠시 멈춰있는 상황이지만 내년에 재추진할 계획이다.
계절간 열수요 및 공급간 불균일성을 근본적으로 해결할 수 있는 획기적인 열저장 이용기술로 국내 에너지사용 환경에 적합한 계간 축열조기술을 개발해 국산화시킨다.
특히 다양한 계절간 축열저장소 종류별 방법론 연구가 요구되며 신 에너지수요관리 사업모델 개발이 필요하다.
‘전원 자립형 가스엔진 히트펌프(GHP)’
발전·냉방·난방의 통합제어시스템을 마련하는 연구과제로 △냉방 20RT COP 1.17 △난방 75kW급 1,27 △발전효율 50kW급 효율 34% 이상을 개발목표로 정하고 200평 규모의 상업용 건물, 병원 등에 적용하며 병렬연결 시 중대형건물로 확장할 수 있는 시스템을 개발한다.
현재 국내 전체냉방 중 가스냉방 비중은 9.7%로 저조한 실정이지만 일본의 경우 가스냉방비중이 23.8%이며 선진국들은 2030년까지 24%로 확대할 계획을 갖고 있다.
2013년 ‘공공기관에너지이용합리화규정’ 개정으로 가스냉방설치 의무화를 시행하고 있지만 현재 가스냉방시장의 80%가 일본제품으로 국산화가 시급한 실정이다.
‘대규모 미활용열원 최적화시스템’
정유·석유화학 공정의 대규모 미활용 저위열원의 활용을 위한 최적 패키지 개발연구다.
ORC(유기랭킨사이클)발전, 흡수식 냉동기 및 히트펌프 등 각각 적용하는 경우 경제성 확보가 어려우나 세 가지 요소기술이 결합된 사업화모델 제시가 가능할 것으로 보인다.
ORC발전 및 흡수식 냉동기에서 필요로 하는 냉각수 생산에 히트펌프를 적용한다면 중온수 승온을 할 수 있으므로 통합 효율 향상이 기대된다.
‘가스냉열 활용기술’
–162˚C LNG 냉열활용에 관한 종합적인 테마파크 구축에 의한 실증기술 연구로 LNG 냉열 활용온도에 따른 시스템의 수직계열화에 의한 실증이 목표다.
△-50˚C 이하에서 냉열이 활용되는 시스템(냉동·냉장창고 등) △-100˚C 이하에서 냉열이 활용되는 시스템(식품동결분쇄 등) △-162˚C에서 냉열이 활용되는 시스템(냉열발전, 액체수소제조 등) 다양한 분야에서 활용이 가능할 것으로 예상된다.
LNG 냉열활용은 현재 극히 일부분만 활용되고 있으므로 다양한 활용처에 따른 경제성 검토를 통해 LNG냉열의 효율적인 활용확대를 위한 기술개발이 필요한 시점이다.
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