한국에너지기술연구원은 9월24일부터 25일까지 양일간 총괄과제인 '수열에너지활용기술 및 에너지믹스기술개발’ 중 '수열원 변동 대규모 중앙집중형 수열에너지 실증플랜트 기술개발과제'의 1차연도 워크숍을 진행했다고 밝혔다. 이번 워크숍은 총괄·세부기관 연구책임자와 책임연구원, 환경부·환경산업기술원 관계자가 참석한 가운데 총괄·세부기관 연구진행상황과 연차별 성과지표 점검이 이뤄졌다.

 

이번 R&D는 △한국수자원공사 △이젠엔지니어링 △신성이엔지 △에스엠이앤지 △고려대학교 △서울과학기술대학교 △경북대학교 △한밭대학교 등이 참여하는 ‘수열원 변동대응 대규모 중앙집중형 수열에너지 실증플랜트 기술개발’과 △장한기술 △나인와트 △웹스 △인하대학교 △서울과학기술대학교 △조선대학교 등이 참여하는 ‘동절기 저온수열원대응 안정적 운영 및 AI기반시스템 최적운영기술’ 세부과제로 나눠 진행되고 있다. 수혜기관은 미래에셋자산운용, 한국토지주택공사, 삼성물산 등이다.

 

실증지는 2027년 준공 예정인 K-프로젝트 건물로 대용량 수열히트펌프를 설치하고 재생에너지 믹스를 이용해 400㎡ 태양광·열복합패널(PVT)를 설치할 예정이다.

 

워크숍에서는 기술개발에 필요한 논의사항들이 공유됐다. 관련기관들은 △수열원 다변화·안정성 확보기술 △수열원 히트펌프시스템 구성·배치기술 설계기술 △수열원시스템 성능평가·성능지표기술 △수열시스템 제어·AI최적운영기술 △AI플랫폼 기술개발 등을 논의했다.

 

이번 과제를 통해 중대형 수열에너지 실증플랜트가 구축되며 동절기 수열원시스템의 효율향상을 위한 재생에너지 믹스와 AI기반 최적운영제어기술을 적용한 수열시스템기술 등이 개발될 예정이다.

 

에너지연 컨소, 재생E믹스·수열HP 개발

총괄주관기관은 1차연도에 △수열원·재생에너지믹스, 축열, AI제어를 고려한 수열시스템 개념설계 △에너지믹스기반 수열원시스템 최적운영기술개념 수립·개발 △실증시스템 정밀계측방안 개념 수립 등을 진행했다.

 

에너지기술연구원은 대용량 수열원 히트펌프시스템 개념설계와 배치안을 수립하기 위해 3월부터 매달 공정회의를 실시하고 있다. 특히 PVT설계를 중점적으로 진행하며 태양열 주요설비 설치공간 감소로 인한 장비재설계와 재배치를 실시했다.

 

수자원공사는 서울시 수열원 공급관로를 검토하며 관로 기초유동해석과 관로간격에 따른 유동비교, 수질계측을 위한 수조형상 검토를 실시했다.

 

이젠엔지니어링은 원수종류에 따른 이물질 형태조사와 원수처리방안실증 등을 실시했다. 또한 수열원 변동성에너지믹스시스템과 수열원시스템의 설계안을 정립했다.

 

고장예측 및 무선센싱기반 통합제어를 통한 수열원시스템의 안정적 운용기술 개발을 담당하는 신성이엔지는 △AI기반 모터 고장예측 모듈개발 △무선센싱코어모듈 개발 △수열원 제어시스템 설계 등을 실시했다.

 

에스엠이앤지는 1차연도 연구를 통해 △수처리 계통조사 △실증현장 시스템 검토 등을 실시했으며 수열에너지 냉난방 단독운전 기준정립 등의 정책제안을 실시했다.

 

수열원시스템 최적설계안을 정립하는 고려대학교는 성능해석과 수열시스템 동적시뮬레이션 프로그램 개발을 위해 △시뮬레이션 검증 △K-PROJECT 모델링 △수열원시스템 변수 해석 △에너지믹스 연계 및 요소기술 고도화 등을 수행했다.

 

서울과학기술대학교는 기초자료 구축과 현장 실증플랜트대상 모니터링기술을 개발했으며 실증플랜트의 수온과 수질 모니터링자료기반 배출수의 환경수계영향평가와 관리방안을 제시했다.

 

수열에너지 수문학적 안정성평가를 실시하는 경북대학교는 원활한 수열공급을 위한 안정성평가기법을 사전조사하고 있다.

 

수전환 히트펌프 현안대응과 성능지표 개발, 열원안정성 확보를 담당하는 한밭대학교는 인증 히트펌프 유닛성능데이터를 수집·분석하고 물 대 물 히트펌프 유닛구조개선을 위해 실험장치 제작과 시운전을 진행했다.

 

장한기술 컨소, AI기반 최적제어기술 등 개발

장한기술 컨소시엄은 △동결예방기술 △재생에너지연계 복합열원 저장·활용기술 △AI기반 고효율 운전·최적제어기술 등을 개발한다.

 

총괄을 맡은 장한기술은 동결예방 열교환기 성능시험장치를 구성했으며 열교환기 결빙을 억제하는 방빙코팅기술을 개발했다.

 

AI플랫폼기술과 AI기반 분석서비스 등을 맡은 나인와트는 수열원에너지시스템 AI기반 예측제어와 모니터링 지원을 위한 IT플랫폼을 구축하며 클라우드기반 데이터베이스 서버구축과 통신확인을 진행한다. 또한 수열원에너지시스템 AI플랫폼 프로토타입을 개발하고 있다.

 

AI연계 하이브리드형 최적제어시스템 개발을 담당하는 웹스는 AI연계 하이브리드형 최적제어시스템을 개발해 △플랫폼연계 통합제어시스템 구조설계 △이기종 프로토콜 통합인터페이스 개발 △사전검증현장 인프라 구축 등의 내용을 수행했다.

 

에이전트기반 최적제어기술개발을 진행하는 인하대학교는 대상건물시스템·데이터를 확보하며 제어변수기반 수요예측모델을 개발했다. 또한 수요예측모델활용방안과 AI제어서비스 계획도 진행했다.

 

판형열교환기 동결가시화실험장치를 개발한 서울과학기술대학교는 기계학습 관련 알고리즘 타당성 확인과 수전환 히트펌프 실험장치 구성계획을 공유했다.

 

재생에너지연계 복합열원 저장·활용기술개발을 맡은 조선대학교는 복합열원 축열조 최적화기술을 개발했으며 타 재생에너지믹스를 통한 복합열원 생산·저장 예측모델 기초설계를 실시했다.

 

한편 이번 과제의 연구기간은 2029년 12월31일까지 진행되며 컨소시엄은 과제 이후에도 △제도화 △표준화 △민간확산 등을 추진할 예정이다.