전기식 히트펌프를 열원 구동 흡착식 히트펌프로 대체한 흡착식 하이브리드 제습냉방기술이 개발된다.

한국과학기술연구원(KIST) 이대영 도시에너지연구단장은 에너지기술평가원으로부터 최근 ‘증기압축식 대비 25% 에너지절감 흡착식 하이브리드 제습냉방 기술개발’ 연구용역을 수주했다고 밝혔다. 이번 용역의 연구참여기관은 국민대학교, 한국교통대학교다.

□ 왜, 흡착식 하이브리드 제습냉방인가

2014년 1월 확정된 제2차 국가에너지기본계획에서는 기존의 전력공급 확충 중심에서 수요관리중심으로 정책 대전환을 예고했다. 기본계획의 큰 중심은 전력수요의 15%를 감축하고 분산형 발전의 비율을 15%까지 증대하는 것이다. 이에 따라 전력수요를 감축하기 위해서는 전기기기의 효율 향상과 함께 전력에너지사용을 다른 에너지원으로 대체하는 것이 필요하다.

하절기 전력수급 불안정의 주요원인으로 지적되는 것이 냉방전력으로 2014년 기준 하절기 국내 냉방전력수요는 19GW로 추정돼 최대전력의 26%를 차지했다.

2012년 국가총에너지소비 2억8,000만TOE 중 전기에너지비중이 14%인 반면 25%의 에너지가 폐열로 버려지고 있는 것으로 나타났다. 폐열원을 이용해 냉방전력을 대체할 경우 전력피크 감축과 국가적 에너지효율 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

폐열 등 미활용 열원의 대부분의 100℃ 미만의 저온열원으로 산업적 활용도가 떨어진다. 이에 반해 저온열원을 냉방용으로 이용할 수 있다. 이용할 수 있는 냉방기술은 흡수식 히트펌프, 흡착식 히트펌프, 고체식 제습냉방, 액체식 제습냉방 등이 있다.

2007년 KIST는 EC Frame Program으로 지원받아 2008년 종료된 ROCOCO(Reduction of costs of Solar Cooling systems) 프로젝트에서 과거 유럽에서 수행된 태양열 이용 냉방기술을 비교 분석해 가장 경제성이 높은 것으로 보고된 고체식 제습냉방을 한국지역난방공사 지원으로 시작품을 개발한 바 있다. 이 기술은 제습냉방분야의 세계 최고 기업인 Munters의 DesiCool 제품보다 성능, 가격면에서 경쟁 우위를 가지는 것으로 자체 평가받았다. 이에 따라 국내 전문기업에 기술이전하고 제습냉방과 전기식 열펌프기술을 복합한 전기식 하이브리드 제습냉방 시제품을 개발했다.

당시 개발된 시제품 40대를 신축 아파트에 설치하고 2012년부터 2년간 현장시험을 실시해 48%의 전력절감 효과를 실증했다.

제습냉방기의 전기입력대비 냉방출력, 즉 COP는 6.6, 전기식 하이브리드 제습냉방은 6.2 정도로 전기식 에어컨대비 전력사용량이 절반 이하였으며 제습냉방에서는 전력에너지를 대신해 열에너지를 사용, 열원으로 순수한 폐열을 사용하지 않는다면 이를 에너지사용량에 반영해 기기 효율을 재평가하는 것이 필요했다.

또한 열원으로 열병합발전의 배열을 이용하는 것을 가정하면 열에너지의 가치는 열생산을 위해 발전량이 감소하는 감발량을 기준으로 하는 것이 타당했으며 열병합발전소의 평균적인 감발률 12.5% 적용해 에너지소비 비율을 비교하면 전기식대비 제습냉방의 에너지소비 비율은 92%, 전기식 하이브리드는 83%로 나타났다. 결국 제습냉방 에너지효율의 추가 향상이 필요한 상황이었다.

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