전체 에너지소비 중 열에너지는 50%를 차지하고 있다. 또한 열에너지 대부분이 화석연료를 통해 생산되는 상황을 고려하면 열에너지부문 탈탄소화는 시급한 과제다.
이에 따라 한국기계연구원은 신재생열에너지인 태양열을 통해 산업공정열을 공급할 수 있는 기술을 개발하고 있다.
임병주 한국기계연구원 박사는 ‘태양열-히트펌프 융합 산업공정열 공급시스템’에 대해 설명했다.
120℃ 완전대체·180℃ 보일러 연계태양열-히트펌프 융합 산업공정열 공급시스템은 태양열을 활용해 히트펌프로 승온, 안정적으로 산업공정열을 공급해 산업부문 탄소배출을 저감하고 태양열의 적용분야를 확장하기 위해 연구되고 있다.
현재 세계적으로 히트펌프가 승온할 수 있는 온도는 165℃로 알려져 있으며 이번 연구를 통해 180℃까지 생산할 수 있는 기술이 개발될 것으로 기대된다.
다만 태양열의 경우 하절기 높은 효율로 열을 생산할 수 있지만 겨울철에는 상대적으로 생산효율이 낮기 때문에 안정적으로 열을 공급해야 하는 산업공정열의 특성을 고려해야 하는 것이 핵심이다. 관련연구는 현재 히트펌프, 태양열집열기 등 시스템 구성이 진행되고 있다.
임병주 박사는 “국내 히트펌프 제품 중 120℃, 80℃, 60℃ 이하 등 공급온도를 기준으로 3가지 모델을 선택 완료했으며 120℃ 히트펌프가 적용될 실험용 180℃ 산업공정열 공급시스템은 히트펌프와 태양열집열기의 연계운전 및 안정성에 중점두고 있다”라며 “120℃ 산업공정열 공급시스템은 실증용으로 폐열회수를 통해 효율을 제고하고 안정적으로 열을 공급할 수 있도록 구성하고 있다”고 밝혔다.
이어 “80℃ 공급시스템의 경우 폐열이 발생하지 않으며 증발열원용 태양열집열기가 필요하지 않고 공급열원용 태양열집열기로만 구성하면 될 것으로 보인다”고 덧붙였다.
실증사이트로 선정된 △에스엔지에너지(180℃, 건조공조부하실험용) △더본코리아(120℃, 살균용) △대명축산식품(80℃, 세척용) 등 3개의 실증사이트에 적용될 공정안을 제시한 결과 180℃ 스팀용의 경우 기본 보일러와의 연동문제가 발견됐으며 120℃ 스팀용의 경우 완전대체는 가능하지만 증기 발생량에 대한 검증이 필요한 상황이다. 80℃ 온수용의 경우 완전대체가 가능하며 가장 안정성이 높은 것으로 나타났다.
