▲
산업의 발달과 생활환경의 향상으로 인해 계절별 실내 환경에 대한 관심이 점차 높아지고 있으며 이에 따른 냉난방 에너지 소비량도 급증하고 있다. 여름철 냉방 에너지의 수요는 지속적으로 증가하고 있으며 이러한 추세는 향후에도 지속될 것으로 예상된다. 냉방에너지의 증가는 전력수요의 증가로 이어져 하절기 전력예비율의 저하 및 계절 간 전력-가스간의 격차의 증대현상으로 나타난다.

최근들어 전력-가스간 격차율의 증대현상에 대한 대안으로서 여름철 가스이용 냉방기기에 대한 정책의 효율적인 운영과 방안 및 지원제도의 설립이 추진되고 있다. 현재까지 보고 된 바에 따르면 국내 전기 냉방기기의 보급비율은 보급 대수를 기준으로 하여 5RT 미만 대 5RT 이상의 비율이 약 99.7%:0.3% 정도로 소용량 냉방기기의 보급대수가 절대 다수를 차지하며 국내 전기와 가스 냉방기기 보급비율은 냉방용량을 기준으로 해 약 93.5%:6.5%로 예측된다. 가스 냉방기기의 대부분을 차지하는 흡수식과 GHP시스템의 보급 비율은 전체 냉방 용량 대비 각각 약 4.8%, 1.7%정도로 낮게 조사됐다.

전기 냉방시장의 약 60%이상을 차지하는 소형 냉방기기의 보급은 전력 부하 상승의 큰 요인이 되고 있으나 이에 대한 대체기기의 보급은 미미한 실정이다. 앞서 언급한 바와 같이 이러한 국내의 냉방부하 및 그 패턴에 대한 분석을 통하여 가스 이용 냉방기기에 대한 정책지원의 방안 및 운영이 현재 조사되고 분석이 진행 중이다.

그러나 이러한 정책 및 방안에 앞서 가스 이용 냉방기기의 효율의 향상이 선행되어야 한다. 현재까지 국내 가스이용 냉방기기 중 흡수식 냉동기의 효율은 COP 1.0수준에 머무르고 있으며 최근 들어 에너지이용합리화 방안에 따르는 고효율 기기의 필요성의 대두와 국내외 냉방시장의 치열한 경쟁 속에서 고효율 기기에 대한 인식의 전환이 대두되고 있으나 국내 시장은 아직까지 고효율 기기에 대한 초기투자비의 증대를 염두에 두어 고효율 기기의 이용에 따른 에너지 절감 및 경제성효과에 대하여는 관심의 제한을 두고 있는 실정이다.

● 고효율 흡수식 냉동기 현황

1980년대부터 산업경제의 성장과 더불어 우리나라의 냉동공조산업은 비약적인 발전을 해왔다. 정부의 적극적인 개발주도와 건설경기의 상승세는 냉동공조 산업의 발전에 중요한 기반이 되었으나 양적인 성장과정 속에 선진기술 도입 및 핵심기술개발의 미비로 냉동공조산업의 질적인 성장은 현재 이뤄지지 못했고 최근 들어서 이러한 기술개발 및 고효율 기기에 대한 개발의 시도와 도입이 재검토되고 있다.

불과 몇 년 전만해도 미국 및 일본을 주축으로 하는 냉동공조산업은 현재 낮은 원가와 값싼 원재료를 기반으로 한 중국의 가세로 산업 및 시장의 중심이 점차 중국으로 이동되고 있으며 이러한 움직임은 세계적으로 각사의 중국 내 신규 공장의 설립과 인프라의 설립 및 확충으로 이어져 그 폭을 점차 넓혀나가고 있는 추세다.

양적인 팽창 속에서 다소 그 신뢰성과 기술력이 낮게 평가되던 과거 중국 자국내 기업들도 신규 인력확보 및 연구개발에 대한 막대한 투자를 바탕으로 기술적인 측면에서도 그 격차를 점차 좁혀나가고 있다. 최근의 중국내 냉동공조산업의 적극적인 시장진출과 무역의 자유화로 인해 국내에서도 과도한 경쟁이 불가피하다.

따라서 무한 경쟁 속에서 국내기업이 생존하고 향후 냉동공조시장의 주도권을 갖기 위해 고효율 기기에 대한 지속적인 연구개발과 투자가 뒷받침돼야 하며 고효율 기기에 대한 재평가와 이에 대한 인식의 전환이 절실히 필요하다.

신성·히타치 제휴, 최고 효율 흡수식 개발 완료
판열열교환기·2단 흡수·증발구조, COP 향상

● 고효율 흡수식 냉동기의 소개

국내 흡수식 시장의 경우 고효율 흡수식 냉동기의 기술개발에 성공해 시장에 고효율 기기로서 제품을 선보인 회사는 한 개 회사 정도이다. 이외의 회사들의 경우 현재 고효율 기기와 원가절감 모델에 대한 기술개발을 동시에 진행하고 있는 것으로 알려지고 있다. 현재 중국의 경우 국내기기 대비 효율이 약 25% 향상된 모델을, 일본의 경우 약 35% 향상된 모델을 이미 시장에 선보이고 있으며 국책과제로서 약 65% 향상된 모델을 준비하고 있다고 발표했다. 현재 국책과제는 완료됐고 그 기술을 바탕으로 참여한 회사들이 각사의 독자모델을 시장에 선보이고 있다. 이런 주변국들의 기기 효율향상은 점차 국내시장 및 해외시장을 잠식하고 있는 실정이다.

신성엔지니어링도 최근 일본 히타치사와 기술제휴를 통해 국내 최고의 효율을 자랑하는 고효율 흡수식 냉동기의 기술개발을 완료했다.

● 흡수식 기술 향상을 위해

흡수식 냉동기의 효율 향상에 있어 전열관 및 그 배열분포는 매우 큰 비중을 차지한다. 과거 사용된 Bare tube에서 진보해 Finned tube 및 강화 열전달효과를 가미한 촉진관 등 다양한 tube들이 현재 개발되고 적용되고 있다. 신성에서 개발된 고효율 흡수식 냉동기에서는 기존에 일반적으로 사용되는 19mm 전열관 대신 소구경의 전열 촉진관을 채용함으로써 전열면적을 증대하였고 전열관의 배열분포도 기존 사용하는 균등간격 분포를 벗어나 비균등 분포를 채용함으로써 냉매 증기의 유로를 확보해 압력강하의 감소 및 원활한 물질 이동의 효과를 얻었으며 소구경 전열관의 채용을 통해 소형화를 이뤘다.

최근 들어 흡수식 냉동기의 용액열교환기로서 각사들은 판형 열교환기를 채용하고 있다. 이러한 판형 열교환기는 기존의 열교환기에 비하여 전열 성능을 향상되었고 초기 적용된 판형열교환기에서의 신뢰성도 확보되어 고효율기기의 사용에는 일반화된 기술로 적용이 되고 있다. 신성에서는 용액 열교환기로서 용접식 판형 열교환기를 채용했으며 이는 상용품으로 사용되는 브레이징 방식의 판형에 비해 그 신뢰도가 증대됐으며 성능향상부분에 있어서도 이러한 판형열교환기의 적용은 기존 냉동기에 비해 약 COP 0.12의 전열효율의 개선효과가 있는 것으로 나타나고 있다. 또한 열교환기를 근접 배열함으로서 배관내의 압력손실의 감소 및 유로의 간소화를 이뤘다.