히트펌프 연계 열네트워크 핵심기술 개발

energykorea | 2013.09.23 | 뉴스 > 국내뉴스 | 조회수: 4

에너지硏, 건물용·산업용 히트펌프 개발·실증 진행

건물용 냉난방 겸용 축열식 히트펌프와 산업용 히트펌프를 연계한 열에너지 네트워크 핵심기술 개발 및 실증이 

한국에너지기술연구원 에너지효율연구단(단장 김민성)은 최근 에너지기술평가원의 에너지자원융합원기술개발사업 중 하나인 ‘건물용·산업용 열에너지 네트워크 적용 단위시스템 개발’ 국책연구과제를 수주했다고 밝혔다. 총 4차년에 걸쳐 추진되는 이번 국책과제에는 한국기계연구원, 한국생산기술연구원, 서울대, 세종대, 국민대, 장한기술, 이젠엔지니어링, 수성엔지니어링, LG화학 등이 참여하며 정부출연금을 포함해 총140여억원이 투자된다.

최근 에너지의 효율적인 이용을 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며 그 중 중요한 축이 에너지간 잉여, 혹은 부족을 주고받을수 있도록 에너지 네트워크 연구가 활발하게 진행되고 있다. 스마트 그리드의 개념이 확대된 전기에너지, 열에너지 등을 포함하는 토탈 에너지 네트워크에 관한 연구가 진행 중이며 국내에서는 에너지연에서 전체 네트워크 구축에 대한 연구를 진행 중이다.

에너지연의 관계자는 “전력부문에 있어서 신재생에너지 등과 같은 다양한 발전원간 연계를 도모할 수 있는 스마트 그리드와 같은 기술이 주목받고 있으나 전기에너지와 함께 에너지소비의 큰 축인 열에너지분야는 네크워크에 소극적”이라며 “열에너지 네트워크는 열에너지 생산과 수요처간 불균형을 극복해 에너지이용효율을 높이기 위한 기술로 현재 상용화된 사례는 지역난방뿐이다”고 개발배경을 밝혔다.

이 관계자는 “에기평은 에너지기술융복합을 통한 열에너지 네트워크를 신시장으로 창출하기 위해 이번 과제를 공고했다”라며 “이번 과제는 전력부하평준화를 추구하는 정부정책과 일치하며 국가 그린에너지 15대 유망분야 중 하나인 ‘에너지효율향상분야’ 중 에너지저장과 히트펌프(축열식 히트펌프) 기술에 해당된다”고 설명했다.

이번 과제를 통해 △건물용 냉난방 겸용 120kW급 축열식 히트펌프시스템 개발 및 실증 △산업용 히트펌프 연계 열 네트워크 개발 및 실증 등을 수행하게 된다.

먼저 ‘건물용 냉난방 겸용 120kW급 축열식 히트펌프 개발 및 실증’에서는 냉난방 겸용 수축열시스템의 축열밀도 향상을 위해 잠열축열을 겸용하는 개발이 우선이다. 이를 위해 이미 수행한 잠열축열 관련 연구경험을 활용해 신뢰성 있는 냉방 및 난방용 잠열축열재를 개발하고 열전달 성능을 향상시키기 위해 최적의 Packing 및 모듈구조를 개발, 제조장치를 완성시키게 된다. 실험실 시험을 통해 냉난방 겸용 잠열축열시스템의 축방열 특성 및 주간운전 제어방식의 개선점을 도모하고 이러한 결과를 바탕으로 120kW급 축열시스템에 적용해 현장 실증시험을 거치게 된다.

‘산업용 열에너지 네트워크 핵심기술 개발 및 실증’은 산업공정의 냉수, 온수, 스팀 등 다양한 온도대역의 열원을 산업용 열에너지 네크워크로 연결해 해당 온도대역의 산업공정 열원간 열균형과 잉여열을 재활용하는 기술을 개발하는 것이다. 이를 위한 핵심기기가 잉여열을 사용할 수 있는 히트펌프다.

에너지연의 관계자는 “개별기술에 대한 접근이 아닌 열에너지 네트워크라는 탑-다운방식의 대규모 에너지망에 대한 연구로 요소기술이 완성될 경우 열에너지 네트워크 구현이 가속화될 것”이라며 “건물용 축열시스템의 경우 수요자가 요구하는 냉난방 부하특성에 대응할 수 있는 축열시스템 보급을 통해 공조분야에서의 새로운 시장창출이 가능하다”고 밝혔다.

이 관계자는 특히 “냉난방공조에 따른 전력부하를 분산시키는 전력부하평준화와 효율적 열에너지이용이라는 열에너지네트워크의 최종목표에 기여하고자 한다”라며 “산업용 히트펌프는 공정폐열을 활용해 산업공정에 직접 공정열을 공급할 수 있는 기술로 기존의 단순한 열생산과 열소비로 연결된 공정을 열교환 네트워크로 구축할 수 있는 최적의 기술”이라며 이번 연구개발 기대효과에 대해 설명했다.