한국기계연구원은 기계기술분야 R&D 대표 연구기관으로 Low GWP 냉매 대응 냉동시스템 핵심요소기술, 차세대 대체냉매 및 고효율 냉난방기기 기술개발 등 다양한 정부과제를 주관으로 수행했다. 산업용 열교환기, 터보냉동기용 열교환기 등 다수 과제에 참여하며 전문 연구인력 및 인프라를 보유한 히트펌프 전문연구기관으로서 역량을 확보하고 있다.
히트펌프 요소기기 및 시스템에 대한 이해도뿐만 아니라 열공정 플랜트에 대한 이해도가 높아 시너지를 낼 수 있을 것으로 기대된다.
특히 열공정극한기술연구실은 히트펌프연구 외 열공정 플랜트에 대해 오랜 연구경험이 있기 때문에 실증기업인 아진P&P와 협력이 과제의 성패를 결정짓는 중요한 요소가 될 것으로 보인다.
기계연구원의 관계자는 “탄소중립 이행을 위해 열원기기의 전기화라는 큰 목표를 가지고 다양한 연구과제 기획 업무를 수행했다”라며 “히트펌프의 산업공정 적용이라는 주제가 사회적·경제적 파급효과를 크게 낼 수 있을 것으로 판단돼 이번 과제에 참여하게 됐다”고 밝혔다.
성공적 트랙레코드 확보 주력
기계연구원은 제지 건조공정 설계를 먼저 집중한다. 이번 과제에서는 히트펌프와 기존 보일러 스팀 라인을 어떻게 설계하고 어떻게 운영해야 하는지에 대한 공정설계부분이 중요하기 때문이다.
또한 히트펌프에서 나오는 저압스팀의 승압방식을 결정한다. MVR(기계적재압축) 혹은 TVR(열역학적재압축) 방식으로 승압해 건조공정에 활용할 계획이지만 각 방식이 모두 장단점이 확실해 철저한 검토가 필요한 상황이다.
특히 공정 폐열원 변동에 대응하기 위한 히트펌프 열원용 축열조 설계 및 제작업무도 담당한다. 제지공정 특성상 Sheet Break(절지)가 나타나는데 이 현상이 나타나면 히트펌프 열원이 없어 보수시간 동안 터보히트펌프 운영이 중단될 수 밖에 없다. 이에 따라 중단없이 운전하기 위해 축열조 제작이 필수적인 만큼 현재 대략 100톤 규모 축열조 설계를 면밀히 검토하고 있다.
기계연구원의 관계자는 “국내 에너지다소비업종인 제지공정에서 히트펌프를 운영해 에너지소비를 줄이는 성공적인 Track-Record를 확보해 다양한 산업공정에 히트펌프가 적용되기를 기대한다”라며 “향후 R&D는 히트펌프를 다양한 공정에 맞추기 위한 설계 플랫폼 기술, 엔지니어링기술이 각광을 받을 것”이라고 강조했다.
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