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스페셜리포트

[태양열산업 선도기업] 장한기술

PVT+BTES 계간축열, 열 생산‧사용 불균형 해소 ‘최적’

장한기술(대표 유해성)은 2016년부터 2019년까지 총 3년간 에너지기술평가원 실증과제를 통해 PVT(태양광+태양열) 복합패널과 축열 및 지열히트펌프를 활용한 융복합 열에너지 공급시스템 개발했다.

특히 국내 최초로 지중에 열교환기를 삽입해 토양 자체를 축열매체로 사용하는 기술인 BTES(Borehole Thermal EnergyStorage)방식으로 계간축열을 실증단지에 구축해 유효성을 확인했다. BTES 축열용량은 15~30kWh/m³로 물을 매체로 하는 다른 계간축열방식보다 축열용량이 작고 지중에서 지하수 이동이 없어야 한다는 제한이 있지만 시공이 간편해 경제성이 높고 시공기간이 짧은 장점이 있다.



장한기술은 BTES와 히트펌프를 결합해 저온저장방식을 적용했다. 저온저장방식은 고온저장방식대비 열손실이 적으며 지중열 안정화 기간을 최소화할 수 있도록 설계돼 연간 열손실률을 15% 이하로 유지할 수 있는 효과적인 계간축열방식이다.

계간축열기술 확보를 통해 효율적으로 운영되고 초기 설치비용을 절감해 경제성을 확보한다면 태양열산업 입장에서는 태양열에너지 사용을 획기적으로 발전시킬 수 있는 좋은 기회를 마련할 수 있다.

PVT+계간축열, 스마트팜에 최적
장한기술은 지난해부터 시설원예에 PVT, 태양열패널, 지열히트펌프 및 계간 축열을 적용한 ‘농업에너지 자
립형 산업기술 개발 과제’를 수행하고 있다. 

시설원예분야는 스마트팜으로 농업기술의 혁신을 이뤄가고 있지만 냉난방공급방식에 있어서는 값싼 농업용 전기와 면세유 등의 혜택을 갖고도 전체 운영비의 40% 이상이 냉난방비용이어서 부담이 크다.

장한기술의 관계자는 “시설원예 증가추세는 환경과 에너지 문제에 점점 더 영향을 미칠 수밖에 없다”라며 “시설원예에 재생에너지활용 증대와 에너지절감을 이룰 수 있는 태양열에너지설비 보급은 중요한 사업으로 자리 잡을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

PVT 및 태양열 패널과 결합한 BTES기술은 연간 냉방부하보다 난방부하가 큰 열사용처에서 매우 유용하다. 온실에서 지중열을 회복하지 못한 채 겨울철 난방운전을 많이 사용하면 지중열이 충분하지 않아 히트펌프의 난방운전 효율이 감소할 수 있다.

하지만 PVT, 태양열패널과 결합한 BTES기술을 활용하면 여름철에 얻은 태양열로 겨울철에 소진되는 지중열을 충분히 회복시켜줄 수 있어 히트펌프가 겨울내내 효율적인 운전을 할 수 있다. 또한 PVT에서 일년내내 생산되는 전력은 시설원예의 에너지자립도를 높이는데 상당한 기여를 할 수 있다.

장한기술은 PVT와 BTES, 히트펌프를 결합해 친환경에너지주택단지 등 소규모 지역냉난방 공급에 필요한 기술개발에도 나설 계획이다.

장한기술의 관계자는 “현재 해외에서도 SAHP(Solar Assisted Heat Pumps)의 개념이 적용되고 있는데 일일기상에 따른  신재생에너지의 불규칙적인 열생산량을 히트펌프가 보완해 안정적인 열공급을 할 수 있어 미래의 좋은 냉난방기술이 될 것”이라며 “추가적으로 열생산과 열사용의 불균형을 해소하기 위해 BTES를 결합해 남는 에너지를 저장하고 필요 시 활용할 수있는 적용처를 계속 늘려갈 계획”이라고 밝혔다.