배온수 투입형 하이브리드 냉온수유닛 개발 현황
배온수 투입형 하이브리드 냉온수유닛 개발 현황
  • 정봉철 신성엔지니어링 기술연구소 이사
  • 승인 2010.05.19
  • 댓글 0
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하이브리드 냉온수유닛
가스냉방 확대 견인

▲ 정봉철 신성엔지니어링 기술연구소 이사
급변하는 미래환경에 대응하고 지구온난화 방지를 위해 우리 정부는 신재생에너지를 이용한 녹색성장의 기조를 마련하고 있다.

이러한 과정에서 에너지사용량을 줄이고 여름철 전력피크와 천연가스의 동고하저 수요패턴으로 인한 전력관리의 어려움에 처해 있다. 이를 해결하기 위한 대안으로 가스냉방 확대에 대한 관심이 나날이 고조되고 있다.

현재 전체 냉방시장에서 가스냉방이 차지하는 비율은 약 13% 내외다. 한국가스공사 발표에 의하면 가스냉방 비율을 매년 확대해 20% 정도까지 올린다면 발전소 건립비용과 천연가스 저장탱크 건립비용의 회피효과로 약 2조9,000억원의 비용절감 효과가 발생한다. 가스냉방 보급을 확대하는 방안으로 가스냉방기기의 적용분야를 넓히는 것을 꼽을 수 있다.

이를 위해 미개척분야를 선도할 수 있는 하이브리드 냉온수 유닛의 개발이 완료돼 소개하고자 한다. 하이브리드 냉온수 유닛은 고효율 냉온수유닛을 기본 베이스로 설계됐으며 소형 열병합발전 시스템과 연계해 발전기의 폐열원을 회수해 이용하고 동시에 가스 직화식 버너를 이용해 보조열원으로 구동 가능한 시스템으로 구성돼 있다.

기본 사이클은 고효율 냉온수유닛의 사이클과 동일하며 부가적으로 2차재생기에 온수열원을 이용할 수 있는 열교환기가 탑재돼 가스와 온수의 하이브리드 시스템을 구성한다.

현재의 열병합발전 시스템은 폐열원으로 폐가스나 엔진의 냉각수로 온수가 배출되는데 이를 이용한 열원기기로 중온수 흡수식 냉동기가 연계돼 이용되고 있다.

하지만 중온수 흡수식 냉동기는 기기의 정격 COP가 0.7 정도로 낮고 보조열원으로 보일러를 설치해 냉방과 난방에 이용하는 시스템으로 구성된다.

하이브리드 냉온수유닛의 COP는 부하에 따라 0.8~1.35 정도로 높게 유지되는데 이는 온수와 가스의 비율배분에 따라 결정된다. 또한 보조보일러가 필요 없이 가스 직화식 버너가 내장돼 있고 냉방 및 난방을 실현할 수 있어 경제적인 시스템으로 평가 받고 있다.

일본에서는 이런 하이브리드시스템이 널리 보급되고 있으며 국내에서도 소형 열병합발전의 범위가 더욱 확대되고 있는 추세여서 향후 많은 수요가 발생할 것으로 판단된다.

하이브리드 냉온수유닛의 운전은 저부하시(약 50% 이하)에는 엔진 배열을 회수한 온수열원의 단독운전으로 운전이 가능함으로 열원비용 없이 냉방을 실현할 수 있는 큰 장점이 있다.

최근 태양열과 태양광의 이용이 급격하게 늘어나고 있는 시점에서 태양열의 온수열원을 이용해 하이브리드시스템을 구성한다면 야간이나 비오는 날 태양열의 온수열량이 부족할 경우에 보조 보일러 없이 가스를 직접 이용할 수 있는 아주 큰 장점이 있어 향후 귀추가 주목된다.

결론으로 하이브리드시스템의 이용효율측면에서 보면 고효율 냉온수유닛을 기본으로 탑재해야만 하이브리드시스템의 효과가 배가 된다.

그리고 가스냉방의 보급확대 뿐만이 아니라 공조시스템의 효율을 높일 수 있는 하이브리드 냉온수유닛의 보급이 활성화된다면 국가적인 과제해결과 동시에 사용자의 이득을 볼 수 있는 시스템으로 거듭날 수 있으리라 생각한다.

▲ 하이브리드 냉온수유닛 설계 조감도.


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