월드이엔씨 컨소시엄이 저GWP 친환경 냉매전환을 위한 냉동공조설비 핵심기술 개발에 본격 착수한다.

월드이엔씨는 7월15일 호텔인터불고 원주에서 ‘저GWP 친환경 냉매 전환을 위한 냉동공조설비 핵심기술 개발’ 과제의 1차년도 킥오프회의를 개최하고 참여기관별 연구개발 목표와 역할, 연차별 추진전략을 공유한다고 밝혔다. 이번 과제는 기후에너지환경부와 한국환경산업기술원이 추진하는 국제협약 대응형 불소계 온실가스 저감기술 개발사업의 일환으로 추진된다.

이번 연구는 고GWP 냉매 사용규제 강화와 히트펌프 보급확대 흐름에 대응해 자연냉매 기반 고효율 냉동공조설비의 국내 기술자립과 수출경쟁력 확보를 목표로 진행된다. 특히 키갈리개정서, EU F-Gas 규제 등 글로벌 냉매규제가 강화되는 가운데 국내 건축물에 적용 가능한 저충전·고효율·고안전성 히트펌프 기술을 확보한다는 점에서 의미가 크다.

R290 적용 ATW·ATA 히트펌프 개발

핵심 개발대상은 R290 기반 Air to Water(ATW) 및 Air to Air(ATA) 히트펌프다.

ATW시스템은 공기열을 활용해 냉·온수를 생산하는 방식으로 주거용 냉난방 및 급탕에 적용된다. ATA시스템은 냉매배관을 통해 복수의 실내기에 냉난방을 공급하는 방식으로 상업용 건물에 적용된다.

컨소시엄은 주거용·상업용·교육용 건축물에 적용 가능한 ATW·ATA 히트펌프를 개발하고 8개 테스트베드에서 4,300시간 이상 실증을 수행할 계획이다. 이를 통해 계절별 운전성능, 에너지절감효과, 냉매누출 안전성, 현장 적용성을 종합 검증한다.

월드이엔씨는 R290 기반 ATA 히트펌프 개발과 시제품 제작, 성능인증을 주도한다. 부-스타는 R290 기반 ATW 히트펌프 개발과 시제품 제작을 맡는다. 수에너지는 실증사이트별 부하패턴 분석과 시제품 실증운전을 수행하며 영진은 에너지관리시스템 플랫폼 개발과 실증을 담당한다.

가연성 냉매 안전성 확보 핵심

R290은 지구온난화지수가 낮고 에너지효율 측면에서 장점이 큰 자연냉매지만 가연성 냉매라는 특성상 충전량 제한, 누출감지, 환기, 안전제어 기술 확보가 필수적이다.

이에 따라 이번 과제에서는 국제안전표준 IEC 60335-2-40 Annex FF 및 Annex GG를 기반으로 히트펌프 안전설계 가이드를 마련한다. 건축물 유형과 환기조건에 따른 냉매누출 시나리오를 분석하고 실내 냉매농도 변화, 충전 한계용량, 누출감지 성능, 위험저감 방안을 종합 검토한다.

우원엠앤이는 건축물 유형별 기계설비 특성조사와 가연성 냉매 충전 한계용량 분석 및 리스크 평가를 수행한다. 한국생산기술연구원은 냉매누출 감지·평가시스템과 대응시스템을 개발하며 한양대학교는 누출 및 환기조건에 따른 실내 농도장 분석을 담당한다. 전남환경산업진흥원은 가연성 냉매 누출 시나리오 체계화와 위험저감기술 개발을 맡는다.

AI 기반 통합관리·탄소중립 플랫폼 구축

이번 과제는 히트펌프 제품개발에 그치지 않고 AI 기반 최적운전과 탄소중립 플랫폼 구축까지 포함한다.

건물 실시간 에너지소비 데이터, 외기조건, 부하변동, 설비운전 데이터를 분석해 히트펌프 운전전략을 최적화한다. 또한 AI 기반 고장진단과 냉매누출 감지기술을 적용해 설비 안정성과 유지관리 효율을 높인다.

한국전자기술연구원은 건축물 유형별 에너지특성 분석과 히트펌프 운전 최적화기술을 개발한다. 서울시립대학교는 AI 기반 히트펌프 고장진단 및 냉매누출 감지기술을 담당하며 조선대학교는 R290 히트펌프 요소부품 설계최적화와 운전최적화 기술을 개발한다.

개발된 시스템은 향후 BEMS와 연계해 건물별 에너지사용량, 온실가스 감축량, 설비운전상태를 통합관리하는 탄소중립 플랫폼으로 확장될 전망이다.

인증·표준·제도개선까지 패키지화

컨소시엄은 2차년도에 시제품 제작과 8개 사이트 실증에 착수하며 3차년도부터 EU Energy Label 인증 획득을 추진한다. 4차년도에는 국내 성능인증과 해외인증 취득, 품질표준 정립을 목표로 한다.

한국기계전기전자시험연구원은 국내 인증제도와 연계한 성능평가체계 고도화 및 표준화를 수행한다. 한국기후변화연구원은 친환경냉매 히트펌프 보급 활성화를 위한 제도개선안을 도출한다.

특히 과제 성과를 단체표준 제정, 성능평가방법 표준화, 시험절차 개선, 저GWP 냉매 적용기준 수립 등으로 연결해 기술개발과 시장보급 사이의 제도적 공백을 줄인다는 계획이다.

컨소시엄은 저충전·고효율 히트펌프 하드웨어와 건물용 맞춤형 통합운영시스템, 탄소중립 플랫폼을 결합해 공공건축물, 교육시설, 신축 및 리모델링 건물, 친환경 산업단지 등에 적용할 계획이다. 이를 통해 냉난방·급탕부문의 온실가스 배출을 줄이고 재생에너지 연계형 냉난방시스템 구축, 해외시장 진출, 글로벌 냉매규제 대응까지 이어지는 사업화 기반을 마련할 방침이다.

월드이엔씨의 관계자는 “이번 과제는 친환경냉매 히트펌프 제품개발뿐만 아니라 안전성 검증, AI 최적운전, 현장실증, 인증, 표준화, 제도개선까지 연계하는 통합형 R&D”라며 “국내 건축물 여건에 적합한 저GWP 냉동공조설비 핵심기술을 확보해 탄소중립 건물 구현과 글로벌 시장진출 기반을 마련하겠다”고 밝혔다.