지엔원에너지(대표 최근화)는 특허기술을 기반으로 한 ‘외기온도에 따른 히트펌프를 가변적으로 제어하는 지열히트펌프시스템’ 기술로 녹색기술인증을 획득했다.
특허기술은 외기온도 기반의 지열히트펌프시스템 제어방법에 관한 것으로 외기온도에 따라 부하(실내)측으로 공급되는 온수 및 냉수의 공급온도를 제어함에 있어 히트펌프의 용량을 가변적으로 제어함으로써 히트펌프시스템의 COP를 크게 향상시킬 수 있다.
각 시스템별로 수집된 데이터를 실시간으로 수집 및 통계화해 통합관제센터로 전송 및 모니터링함으로써 지역별 및 국가적 차원에서 에너지관리가 가능하며 지열을 이용한 에너지분야, 특히 지열을 이용한 냉난방시스템 및 히트펌프분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상할 수 있는 기술로 평가받고 있다.
지엔원에너지의 관계자는 “화석연료 사용증가로 온실가스 증가가 전 세계적인 문제로 대두되고 있으며 에너지원의 85%를 화석원료에 의존하고 있어 매장량 한정과 환경문제 초래로 피해를 최소화하기 위해 신재생에너지분야 관심이 높아지고 있는 상황”이라며 “전체 에너지소비량의 25%로 큰 비중을 차지하는 건물분야는 고효율시스템인 지열시스템의 최대 활용을 통해 건물의 연간에너지를 약 20% 절감할 수 있는 지열시스템 효율로 시장성은 점점 높아질 것으로 예상된다”고 밝혔다.
외기온도 감지, 출수온도 제어
지열을 이용한 냉난방시스템은 크게 열교환을 위해 지중에 매설되는 지중열교환기, 지중열교환기에 대한 유량분배를 위한 맨홀, 열교환된 지열을 이용해 실내(부하 측)를 냉방 및 난방하는 히트펌프 등으로 구성된다.
히트펌프는 지중열교환기와 함께 지열시스템 전체의 효율향상에 중요한 역할을 하는 구성이나 지금까지의 지열시스템용 히트펌프는 공급되는 물의 온도를 맞추기 위해 단순한 기동(최대동작) 및 정지 동작만을 수행하고 있다.
또한 지중열교환기의 열교환효율을 향상시키거나 히트펌프의 각 구성(예를 들어 압축기, 증발기 등)별로 독립적으로 효율을 향상시킴으로써 전체 지열시스템효율을 향상시키는 방법으로 기술개발이 이뤄지고 있지만 지열시스템 전반에 걸친 효율향상에는 부족함이 많았다.
특히 기존 기술은 외기온도 감지기능이 없어 공급되는 물의 온도에 따라 단순한 가동 및 정지에 대한 제어기능만 있어 가변적인 요소없이 지정된 기능에 의한 가동으로 효율이 저하된다.
하지만 지엔원에너지의 녹색기술은 외기온도 감지장치(센서)가 있어 스마트 컨트롤러로 제어할 수 있으며 외기온도에 따라 스마트 컨트롤러에 의해 압축기 가동대수 조절과 부하측에 출수 온도제어가 가능하다. 이에 따라 제어와 가변용량에 의한 압축기 가동대수를 가변적으로 조절함으로써 COP(성능계수)가 높다.
이는 한국냉동공조인증센터의 히트펌프의 성능계수 연속가동 비교시험를 통해서도 확인됐다. 실험결과 데이터를 바탕으로 기존제품과 지엔원에너지 녹색기술의 CO₂절감량 계산한 결과(난방 1~4월, 10~12월 7개월, 냉방 6~8월 3개월 1일 8시간 운전 기준), 기존 제품의 연간소비전력(kWh)은 4만6,784kWh인 반면 녹색기술은 4만4,826kWh로 1,957kWh가 절약돼 기존대비 연간 0.83톤의 이산화탄소 절감효과를 얻었다.
지엔원에너지의 관계자는 “기존의 지열시스템에 적용된 기술은 외기온도에 따라 시스템을 가동하는 기술로 에너지효율이 현저히 떨어지지만 녹색기술은 외기온도에 따른 압축기의 가동대수를 조절하는 시스템으로 기존 기술보다는 효율성이 높다”라며 “공공기관에서는 에너지효율에 대한 사항과 기대비용을 줄여 사용자 구매 욕구가 높아질 것으로 예상된다”고 밝혔다.
지엔원에너지의 녹색기술은 △교육기관의 신설된 학교 △공공기관의 연구소와 연구센터 △공공기관의 기축 및 신축 건물 △숙박시설 및 병원 △상업 및 주거 시설 등에 적합하다.
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