김용찬 교수가 이끄는 고려대 연구팀은 20년 넘게 냉난방시스템의 설계 및 효율향상에 대한 연구에 매진해오며 산·학 협력에 앞장서왔다. 냉동공조 및 열관리 관련 SCI논문을 130편 이상 게재했고 110명 이상의 석·박사를 배출한 성과를 내고 있다. 졸업생들은 에너지 및 냉난방시스템과 관련된 정부출연연구소와 대학, 기업체에 폭넓게 진출해 국가적인 에너지산업 발전에 기여하고 있다. 고려대 연구팀은 ‘수열 냉·난방 및 재생열 하이브리드 시스템 기술개발 및 실증’ 과제에서 하천수를 열원으로 하는 냉난방시스템을 해석하고 분석하는 역할을 맡았다. 히트펌프뿐만 아니라 하천수 열교환기, 펌프, 축열조 등 다양한 요소를 포함하며 실제 운전성능을 예측하기 위해 연간부하와 기후조건을 고려해야 한다. 이에 따라 동적 시뮬레이션 기법을 이용, 냉난방시스템의 연간성능을 예측하고 설계를 개선하는 역할을 담당한다. 하천수와 다른 열원을 혼합한 하이브리드 히트펌프를 설계하고 그 성능을 예측하는 연구를 진행한다. 김용찬 교수는 “하천수 열원 및 하이브리드 열원을 이용하는 냉난방시스템은 향후 다양한 지역 및 건물의 냉난방시스템에 적용될 예정”이라며 “이번 과제를 통해 얻어진 연구결과들은 하천
김동립 교수가 이끄는 한양대 연구팀은 내식성 및 방오성능 향상을 위한 기능성 표면처리 및 코팅 원천기술과 함께 열교환기에 적용할 수 있는 응용기술을 보유하고 있다. 하천수에 포함된 다양한 미네랄 성분에 의한 부식·스케일 발생은 냉난방에 사용하기 위한 열원을 확보하는 데 커다란 장애요소로 작용할 수 있다. 이에 따라 수열뿐만 아니라 다양한 미활용에너지를 활용하기 위해서는 열교환기의 성능유지가 매우 중요한 요소가 된다. 이를 해결하기 위한 부식·스케일 저감 표면처리기술이 하천수 열원활용의 선행과제라고 볼 수 있다. 한양대 연구팀은 이번 과제에서 하천수 열회수용 열교환기의 부식·스케일 저감을 위한 표면처리기술을 개발한다. 수열원 회수시스템용 열교환기의 성능을 제고함으로써 이와 연계된 고성능 히트펌프 개발에 따른 수입대체, 고용창출 등의 효과는 물론 수열산업 발전에 따른 국가경제 가치창출에 기여한다는 방침이다. 김동립 교수는 “이번 과제를 통해 열교환기 부식·스케일 억제기술을 성공적으로 개발해 하천수뿐만 아니라 다양한 오염물을 포함한 분야에서 열원을 안정적으로 확보하는 열교환기술을 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.
한국에너지기술연구원은 지속가능한 미래를 위해 기후변화 위기를 극복할 수 있는 에너지기술을 개발하고 정책수립에 기여하는 것을 목적으로 설립된 정부출연 연구기관이다. 또한 에너지기술연구원은 국내 유일 에너지전문 국제공인시험기관으로 에너지저장시스템, 에너지효율기자재, 신재생에너지이용 설비 등을 비롯한 23개 시험규격을 인정받고 있다. 특히 태양열, 지열, 수열 등 신재생열에너지의 생산 및 공급기술과 관련해 30여년에 걸친 실험용 주택, 실거주용 제로에너지하우스 설계, 시공, 모니터링 경험을 가지고 있어 국내에서 가장 앞선 기술력을 보유한 것으로 평가되고 있다. 이번 과제수행을 위해 에너지기술연구원 신재생에너지연구소와 에너지효율연구본부 등 본부 내 2개 이상의 연구실이 협력해 연구를 진행한다. △계간축열시스템이 포함된 독립형 열 네트워크인 ‘진천 친환경에너지타운 구축 및 실증’ △발전소온배수를 이용해 열에너지를 생산, 저장했다가 온실 냉난방에너지로 활용하는 ‘발전소 온배수 특성분석을 통한 수열원 이용기술 개발’ △국내 최초로 산업용 저온스팀을 생산하는 히트펌프시스템에 대한 개발·실증 과제인 ‘건물용·산업용 열에너지네트워크 적용단위 시스템 개발’ 등 관련분야에서 연구
LG전자는 우리가 손쉽게 접하는 냉장고, 에어컨 등 가전제품 전문기업으로 많이 알려져 있지만 1970년부터 터보냉동기를 생산하며 산업부문에서 큰 활약을 해오고 있다. 1983년에는 고리원자력발전소에 처음으로 터보냉동기를 납품하며 기술력을 인정받았고 1995년 R134a를 적용한 1단 터보냉동기 출시, 1997년 중국에 냉동기 첫 수출성과 등을 거뒀다. 2007년 고효율 2단 압축칠러 개발, 2015년 무급유 마그네틱 베어링 적용 냉동기를 개발해 국내 최초로 무급유 마그네틱 베어링을 포함한 전 분야의 설계 및 생산역량을 확보했다. 마그네틱 베어링을 적용한 압축기는 LG전자의 독자개발로 세계 최고 수준의 에너지효율 및 단일압축기 기준 세계 최대수준의 용량(1,100RT)을 갖췄으며 신기술(NET)인증도 획득했다. 초고효율 COP7.0으로 AHRI인증도 획득했다. 최근에는 공랭식 칠러에 적용할 수 있는 2,500RT급 고양정 무급유 칠러를 개발하고 있다. 특히 칠러 양산기업 중에서는 최초로 무급유 마그네틱 베어링에 대한 설계능력을 포함해 성능 및 효율을 결정하는 주요 압축기 부품, 칠러에 사용하는 shell & tube 열교환기 설계능력이 강점이다. 이를
한국에너지기술평가원은 에너지산업의 기술-시장혁신을 주도하는 전문기관이다. 특히 ‘신에너지 및 재생에너지 개발·이용·보급 촉진법’에서 정한 재생열에너지(태양열, 지열, 수열), 바이오·폐기물, 해양, 수력에너지에 관한 연구개발에도 중요한 역할을 하고 있다. 에기평에서 신재생에너지 연구개발을 담당하고 있는 김성수 신재생융합PD를 만나 ‘수열 냉난방 및 재생열 하이브리드시스템 기술개발 및 실증’에 대한 내용을 들었다. ■ 과제 필요성은산업, 건물, 일상생활 등에서 사용하는 최종에너지소비의 열에너지 비중이 50%를 차지하고 있다. 전기나 가스 등 화석연료 기반의 냉난방 및 급탕을 재생열에너지로 대체할 수 있는 기술의 국내 자립률 향상과 설치·인증기준 구축이 시급한 상황이다. 이러한 기술은 정부가 추진하고 있는 제로에너지빌딩 의무화 시행에 따른 의무이행수단을 제공하고 에너지효율향상, 온실가스(GHG)·미세먼지 저감효과를 가져올 수 있다. 이와 함께 대용량 히트펌프 기술개발 및 보급기반을 조성하는 등 여러 긍정적인 요인이 있다. ■ 과제개요를 설명한다면이번 과제는 하천수를 이용한 냉난방시스템 기술개발 및 실증과 성능평가 체계를 구축하는 것으로 △하천수 기반 냉난방시스템
대성쎌틱에너시스(대표 고봉식)는1982년 국내 최초 유럽형 정통 가스보일러 보급을 시작으로 다양한 모델과 기술개발을 통해 국내 최고품질과 성능을 가진 가스보일러를 생산하고 있다. 최근 높은 열효율 성능을 가진 친환경 콘덴싱보일러 ‘대성 S라인 콘덴싱’ 라인을 다양화해친환경의 중요성과 경제적인 장점을 알리는데 주력하고 있다. 특히 대성쎌틱은 소용량보일러를 다수설치해 건물에 필요한 용량만큼만 개별작동, 에너지절약을 극대화할 수 있는 캐스케이드시스템을 호텔, 사우나 등과 같은상업건물의 중대형 보일러·온수기를 대체하고 있다. 대성쎌틱의 캐스케이드시스템은 제품검사 및 물류자동화를 통한 대량생산 체제를 구축해 우수한 품질과 단위열량당낮은 단가를 유지함으로써 원가경쟁력을갖추고 있다. 제품크기가 작고 가벼워 설치공간에 최적화된 설치방법을 사용할 수있으며 유지관리에 필요한 공간의 최소화를 실현했다. 또한 온수 및 난방사용량 증가에 따른증설, 주변상황에 따른 이설 등 열원장비의 갱신에 대응이 용이하다. 사고를 방지하기 위한 2중, 3중의 안전장치를 탑재하고 있을 뿐만 아니라 최적의 운전조건을 찾아 스스로 운전용량을제어하며 운전 시 발생하는 소음이 적다는 장점을 가지고 있다.
린나이(사장 강영철)는 사업다변화를위해 1990년 가스보일러시장에 진출, 우수한 성과를 이룩하며 국내 가스보일러업계 빅3로 발돋움했다. 설계, 제조, 서비스역량을 갖추며 업계최고수준의 보일러품질과 기술력을 바탕으로 온수기 캐스케이드시장에 진입한 린나이는 상업용 온수시장에서 두각을 나타내며 시장점유율을 점차 늘려가고 있다. 린나이는 시장입지를 다지기 위해 타사대비 콤팩트한 사이즈와 가벼운 무게가특징인 5만kcal/h의 캐스케이드시스템‘RCS-50W(온수)’, ‘RCS-50H(난방)’을최근 출시했다. 린나이는 △난방 캐스케이드시스템의최적 작동대수 운전제어방법 △대기대수조정가능 캐스케이드시스템 및 그 제어방법 △보일러의 캐스케이드 제어시스템 및방법 등 에너지·유지비절감과 관련해 국내 최다인 10개 특허를 출원할 정도로 캐스케이드시스템의 운전비용절감과 장점극대화를 위한 기술개발에 매진해왔다. 최근 린나이는 제주 아이파크 스위트R에 캐스케이드시스템을 적용해 국내 최초공동주택 적용성과를 이뤄냈다. 통합시스템관리 앱·안전성 통한 시장공략 린나이는 캐스케이드시스템 출시와 함께 국내 최초로 언제 어디서나 난방과 온수를 제어할 수 있도록통합제어시스템(RinnaiCascade
경동나비엔(대표 손연호)은 높은 효율과 안정성을 갖춘 콘덴싱보일러 기술력을바탕으로 가장 먼저 캐스케이드시장에 진출하면서 시장형성을 주도했다. 2009년 첫선을 보였을 당시 국내에는생소한 기술이었기 때문에 경동나비엔은먼저 북미시장에 제품을 수출해 시장성을확인했다. 동시에 관련기술 개발을 진행하고 한국가스안전공사와 함께 관련제도를 정비해 복합연도를 업계 최초로 적용하면서 캐스케이드시스템의 표준을 구축하는 등 보급확대에 힘써왔다. 또한 난방용 캐스케이드 제품을 선보이며 상업용 시설의 난방에 대한 고효율 솔루션도 제시하고 있다. 경동나비엔의 사용·관리 편의성을높인 NCS(Navien Cascade ControlSystem)는 나비엔 캐스케이드시스템만이 가진 차별화된 강점으로 꼽힌다. NCS는 원격으로 캐스케이드를 제어하는 중앙제어시스템으로 난방, 온수시스템의 작동상황과 온도, 운전시간 등을 모니터링할 수 있다. 현장에서 조작이 가능한터치패널과 연동해 이상 발생 시 신속하게문제를 확인 및 조치할 수 있다. 이와 함께 제품에서 발생한 에러를 자동으로 A/S기사에게 전달해 소비자는 빠르고 정확한 서비스를 제공받을 수 있다. 캐스케이드시스템 성능 인정 경동나비엔은 캐스케이
기후위기 대응을 위한 온실가스 및 대기오염물질 배출 감축 필요성이 대두되고있다. 이는 공공, 민간을 막론하고 있으며모든 부문에 해당하는 것으로 정부는 그린뉴딜, 대기관리권역법 제정 등 정책을추진하고 있다. 이러한 상황 속에서 질소산화물(NOx)배출이 적고 에너지효율이 우수한 소용량콘덴싱보일러 다수를 병렬로 연결해 중대형 용량에 맞춰 설계할 수 있는 캐스케이드시스템이 주목받고 있다. 특히 한국토지주택공사는 2019년 ‘미세먼지 관리 종합대책’을 발표하고 공동주택의 난방방식으로 캐스케이드를 적용하기 위한 시범사업에 착수했으며 성능검증 후 캐스케이드시스템 적용을 확대할계획이다. 캐스케이드시스템은 가정용으로 공급되던 콘덴싱보일러의 상업용 온수시장 및중앙난방시스템 진입에 대한 가능성을 보여주는 것으로 상업용 온수시장의 큰 변화가 예상된다. 상업용 보일러시장, 친환경·고효율 주목 가정용 보일러시장에서 시작된 친환경에 대한 관심은 소형온수기와 캐스케이드시스템, 중대형보일러로 구성된 상업용 보일러시장으로 확대되고 있다. 큰 열량이 필요한 상업용 보일러시장에서 주로사용되는 중대형 보일러들은 일반 가정용보일러에 비해 효율이 크게 떨어지는 것은 물론 친환경요소가 부재했다. 업계
상업 및 주거용 솔루션기업 에머슨(Emerson)은 주택·기업을 위한 난방, 공조, 냉동·냉장(HVACR) 및 콜드체인솔루션, 도구 및 가정용 제품을 제공하는 세계적인 선도기업이다. 에머슨은 1993년 최초 개발된 냉동용 스크롤제품을 시작으로 베이퍼인젝션기술이 적용된 대형 중·저온용 스크롤까지 제품개발에 최선을 다해오고 있으며 이를 통해 콜드체인 전반에 걸쳐 적용 가능한 최고의 솔루션을 제공하고 있다. 고객요구 대응 개발 박차웨비나의 연사로 나선 곽병권 에머슨 상무는 “키갈리의정서에 의해 HFC냉매 규제가 가속화되고 있으며 현재 시장에서 사용되고 있는 R404A의 적절한 대안냉매를 찾아야 하는 상황”이라며 “R404A대비 냉동능력이 동등 이상인 R448A가 검토되고 있는 이유”라고 설명했다. 에머슨은 L GWP냉매용 콜드체인 솔루션으로 소용량부터 대용량 압축기와 부속장치 등 제품군을 보유하고 있다. 시스템 전반에 걸쳐 적용가능한 컨트롤러와 모니터링시스템이 있으며 전자식팽창변, 각종 밸브류 및 라인컴포넌트도 있다. 압축기 제품군으로 R448A 등이 포함된 HFC·HFO냉매계열의 분수마력 △밀폐형 왕복동 △횡형 스크롤 △입형 스크롤 △반밀폐 왕복동 △개방형 왕복
독일에 본사를 둔 글로벌 냉동공조 전문기업인 비처(BITZER)는 80년 이상 축적된 노하우를 바탕으로 왕복동, 스크류 및 스크롤 압축기의 주요기술을 보유한 유일한 압축기 제조업체다. 비처는 상업용 및 산업용 냉동·냉장, 식품공정 냉각, 컨테이너 및 트럭·트레일러 냉동 등 콜드체인 전반적인 분야에 관여하고 있으며 모든 응용분야에 솔루션을 제공하고 있다. L GWP 냉매적용 폭넓은 솔루션 보유김도진 비처 차장은 웨비나 강연을 통해 “대체냉매 선택 시 고려사항으로 증기압축시스템의 경우 에너지효율적이며 기존시스템을 대체할 수 있는 적합한 냉매를 선택하는 것이 가장 중요하다”라며 “냉매의 냉동능력, 시스템 압력, 사용된 각종 부품의 재질호환성, 제작비, 향후 시장가용성, 환경친화성 등 열역학적 특성이 반드시 고려돼야 한다”고 설명했다. 현재 시장에서 사용 가능한 L GWP 및 자연냉매 솔루션으로는 △HFO Blends 및 HFO △CO₂ △HC △NH₃ 등 다양하며 어떠한 선택을 하든 직·간접적인 CO₂ 배출량을 줄일 수 있다. 비처는 이러한 솔루션에 적합한 광범위한 제품군을 공급하고 있다. 현재 시장에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 R22를 비롯해 R404A,
내일의 기술을 선도하는 에너지효율솔루션기업인 댄포스(Danfoss, 한국대표 김성엽)는 글로벌 냉매규제에 선제적으로 대응하기 위한 핵심기기 및 부품을 개발, 공급하고 있다. 콜드체인시설의 핵심이 되는 산업용 냉동·냉장창고에 적용할 수 있는 토탈솔루션 패키지를 제공하며 국내·외 여러 현장에 하니웰의 R448A 냉매를 사용하는 고효율기기를 적용하고 있다. 냉매전환 가이드라인 제시웨비나의 연사로 나선 김병균 댄포스코리아 이사는 환경규제에 대응하기 위해 GWP가 낮은 냉매를 도입하려는 고객들을 위한 가이드라인을 제시했다. 김병균 이사는 “현재 R404A나 R22를 사용하고 있는 고객들은 신냉매로 변경해야 한다는 사실을 이미 알고 있다”라며 “GWP 3,943인 R404A를 GWP가 더 낮은 신냉매로 변경할 경우 냉매의 가연성과 장비 교체여부, 사용할 수 있는 기간 등을 염두에 두고 사용상 안전과 비용의 균형을 고려해야 한다”고 말했다. R404A냉매 변경을 위해 증발압력조건이 유사한 중압냉매 후보군을 선택한다면 냉동기 설계, 생산변화없이 팽창장치 설정만 수정해 기존장비를 사용할 수 있다. 다만 GWP 1,200 이하의 냉매가 필요하면 A2L(약가연성) 냉매를 사용해
최근 국정감사에서도 언급될 만큼 기존 사용되고 있는 냉매가 온실가스 배출물질이라는 인식이 강화되고 있다. 우리나라는 전 세계에서 이산화탄소 배출 7위이며 배출증가율은 OECD 국가 중 가장 높다. 국제적으로 수많은 학계, 단체에서 기후위기에 대한 심각성을 제기하고 있으며 우리나라도 이상기후 현상이 목격되고 있다. 이처럼 기후문제는 심각한 상황이며 온실가스 물질인 냉매는 가장 큰 원인 제공을 하고 있다. 온실가스 감축을 위한 Low GWP 냉매를 제조, 판매하고 있는 하니웰의 유기출 한국대표를 만나 냉매가 온실가스 배출에 미치는 영향과 시사점을 들었다. ■ 국내 온실가스 배출심각성은냉매시장을 자세히 보면 여전히 전체 냉매사용량 중 오존층을 바로 공격하고 온난화지수(GWP)가 높은 HCFC류인 R22 사용이 가장 많으며 오존층파괴지수(ODP)는 없지만 GWP가 높은 HFC류인 R410A와 R134a가 주로 사용되고 있다. 심지어 선진국에서는 규제가 시작되는 HFC냉매들이 우리나라에서는 신냉매 혹은 친환경냉매로 소개되는 실정이다. 냉동·냉장시스템의 경우 현재 R404A나 R507A로 전환이 급격히 이뤄지고 있는데 이 냉매들은 기존 R22보다 2배 이상의 GWP를
3과제 ‘수열에너지 활용 통합설계플랫폼 구축기술 개발’에 참여하는 고려대 최적에너지변환시스템연구실은 수열에너지의 CO₂ 배출량, 미세먼지 및 경제성을 평가하는 도구를 개발하는 역할을 수행한다. 이호성 교수는 “현재까지 수열에너지시스템을 평가하는 방법 및 도구에 대한 연구가 미비한 실정”이라며 “이번 연구는 수열에너지시스템의 평가방법과 기준을 수립하고 시스템 평가를 용이하게 진행할 수 있는 도구를 개발하는 것이 목적”이라고 밝혔다. 고려대는 연차별 연구목표로 △1차연도 지열에너지시스템 검토, 수열에너지시스템 환경영향과 경제성 평가방법 제시, 평가기준 데이터베이스 구축 △2차연도 기존 건물 에너지시스템과 수열에너지시스템 시뮬레이션 모델 개발, 수열에너지시스템 전 주기 환경영향·경제성 평가프로그램 제시 △3차연도 다양한 건물, 수열원, 시스템 데이터 구축으로 맞춤형 전공정 수열시스템 개발 △4차연도 최적화 과정을 통한 통합설계 프로그램 표준화 및 사용자 편의성 강화 등을 설정했다. 고려대는 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 평가도구 개발을 통해 수열에너지활용시장에 대한 진입장벽이 낮아질 것으로 기대하고 있다.
부산대 건축공학과 BEES(Building Environment and Rnergy System) 연구실은 이번 3과제에서 통합플랫폼 개발을 위한 경제성분석 모델링을 담당하고 있으며 공정별 맞춤형 데이터베이스 구축, 에너지분석에 기반한 수열에너지 도입 경제성·환경영향 검토도구 개발 등을 수행할 예정이다. 부산대의 관계자는 “수열에너지 활용은 다른 신재생열원시스템에 비해 열원취득 공정이나 관로공사의 중요도가 높다”라며 “주변 환경영향, 열원수온도, 시스템성능에 대한 다각적인 검토가 필요하므로 이해관계자들의 협조와 조율이 필요하다”고 전했다. 이에 따라 부산대는 한국에너지공단 및 한국건설기술연구원 등과 협조해 건축물 에너지평가 도구에 수열모듈을 포함할 예정이다. 또한 수십년간 수열을 활용 중인 미국, 일본, 캐나다와 국제 공동연구를 진행하고 있어 다양한 벤치마킹 정보를 제공할 계획이다. 특히 부산대는 신뢰성 높은 도구개발을 위해 현실적 상황을 반영해 비교·검토 등을 진행한다. 과제 수행기간 동안 타 연구의 실증연구결과와 실험데이터와 비교·검토를 실시해 수요자 측면에서 실용도가 높은 통합설계플랫폼을 구축할 예정이다.
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UPDATE: 2025년 06월 12일 20시 50분
