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연재기획

지역난방공사 특허허여①

집단에너지기술 특허허여 中企 ‘동반성장’ 모색
38개 지역냉난방 기술이전…산업발전 밑거름

한국지역난방공사(사장 황창화)는 집단에너지 산업발전과 유관 중소기업과의 동반성장 강화를 위해 보유하고 있는 지식재산권에 대한 기술이전을 시행하고 있다. 기술이전 대상은 지역난방공사가 보유한 특허권 38개(유상허여 17건, 무상허여 21건)로 다양한 지역냉난방 관련기술이 포함돼있다.

이에 따라 칸kharn과 지역난방공사는 3회에 걸친 기획연재를 통해 냉난방공조분야와 밀접한 특허허여 대상 기술의 특징과 현재 기술이전을 통해 관련제품을 개발하고 있는 전문기업을 소개한다.

특허건당 2개기업 모집
지역난방공사는 지난 2007년 기술이전을 최초 시행한 이후 총 15건의 통상실시권 허여를 완료했다.

기존에는 지식재산권을 통상적으로 사용할 수 있는 권리인 통상실시권만을 허여해 왔으나 이번 사업은 통상실시권 또는 전용실시권으로 허여가 가능하고 각 특허기술마다 2개 업체를 선정, 기술이전을 받는 중소기업은 해당기술을 개발 및 상용화해 기술경쟁력 향상의 발판을 마련할 수 있다.

현재 신청접수를 진행하고 있으며 특허건당 2개 기업 모집완료 시 종료될 예정이다. 현재 ‘지역난방의 저온저압 열공급시스템’을 제외한 모든 기술에 대한 허여신청을 받고 있다.

신청자격은 중소기업기본법 제2조에 따른 중소기업으로 향후 2년 내 비독점적 통상실시권(유상) 허여특허를 활용한 상용제품 제조계획을 가진 사업자가 해당되며 심사를 거쳐 지역난방공사와 계약을 체결하게 된다.

신청서는 이메일과 우편으로 접수받고 있으며 자세한 내용은 지역난방공사 미래개발원 연구전략부(김수진 주임: 031-8014-9614)로 문의하면 된다.

간접 열수송방식 지역난방시스템
‘간접 열수송방식을 이용한 지역난방시스템’은 △열원과 연결돼 지역난방 중온수를 공급 및 회수하는 주배관망 △열원으로부터 중온수를 열교환하는 열교환기 △중온수를 공급하거나 열교환기로 회수하는 분배관망 △중온수에 압력을 가하는 압력펌프 등을 통해 열공급 안정성을 확보하는 기술이다.

25bar의 고압 주배관망에 분배관망을 연결해 지역난방 중온수를 공급, 열원간 고저차에 따른 기술적인 문제를 해소할 수 있다. 관경대비 적정 열수송으로 인한 수가수요개발 확대 및 계통분리에 의한 열공급 안정성 확보가 가능한 간접 열수송 방식이 특징이다.

이번 기술은 열원에서 고압의 지역난방 중온수를 주배관망을 통해 원거리까지 공급하고 열공급 대상지역 인근에 열교환기를 설치함으로써 열원으로부터 열공급대상지역이 멀거나 또는 고저차가 크고 열수요밀집지역이 산재돼 있는 경우 효과적으로 열수송을 할 수 있다.

다수 축열조 배관망 연결 지역난방용 축열조시스템
‘다수의 축열조를 한 배관망에 직접 연결 및 운전할 수 있는 지역난방용 축열조시스템’은 열교환기를 사용하지 않고 서로 다른 지역에 하나 이상의 축열조를 배관망에 설치한다. 축열조에 유입된 양만큼의 물을 송출하는 펌프와 유량조절밸브를 이용해 운전 중 유입량과 유출량이 항상 균일하도록 제어하는 방식이다. 축열조를 지역난방용 배관망에 직접 설치해 열손실과 비용을 줄일 수 있으므로 시스템의 효율성을 극대화했다.

CHP(지역난방 열병합발전)에서 전력단가가 높은 시간대에 전기를 최대로 생산하고 동시에 열을 최대한 저장할 수 있다. 전기단가가 낮은 시간대에 열생산을 줄이고 저장된 열을 공급할 수 있으므로 열병합발전 설비의 경제성을 최대한 높인다는 장점이 있다.

다수의 축열조를 한 배관망에 직접연결 및 운전할 수 있는 지역난방 축열조시스템은 지역난방시스템의 유입측 배관과 유출측 배관이 각각 연결되는 축열조를 보유하고 있다. 배관의 개도를 조절하는 유량조절밸브와 물을 송출하기 위한 펌프와 펌프의 회전수를 조절하는 제어기를 포함해 구성된 것이 특징이다.

열전모듈 열교환기 이용 축열조 발전장치
‘열전모듈 열교환기를 이용한 축열조발전장치’는 축열조로 공급되는 고온수와 축열조에서 배출되는 저온수를 열전모듈열교환기로 공급해 간접식으로 열교환하는 방식이다. 열전모듈 열교환기에 중온수와 저온수를 공급하고 두 온수의 온도차로 전기를 생산하는 시스템이다.

축열조 축·방열 시 축열조 엑서지 효율확대를 통한 추가수익 창출이 가능하고 축열조 수위 및 수두압, 축열온도 등의 안정성을 증대시켰다.

현재 지역난방 축열조의 축열방식은 115℃ 공급 중온수와 55℃ 회수 저온수를 혼합해 100℃ 이내로 낮춰서 저장하는 방식 사용하고 있다. 열전모듈 열교환기술은 상용화됐으나 이번 시스템에 적용해 발전량을 측정하는 실증이 필요한 상황이다.

지역난방용 제습냉방장치


‘지역난방용 제습냉방장치(A)’로 특허받은 기술은 지역난방 온수, 소규모 지역난방 온수 등을 이용해 공기중 습기를 제거, 잠열부하를 처리하고 제습된 공기 속에서 물을 증발시켜 공기온도를 낮춰 냉방을 공급하는 원리다. ‘지역난방용 제습냉방장치(B)’는 ‘지역난방용 제습냉방장치(A)’와 비교해 제습기능 향상을 위한 현열 열교환기를 추가 적용했다.

두 기술은 하절기 폐열 및 잉여열을 이용해 냉방을 수행함으로써 에너지이용효율 개선 및 하절기 전력피크를 저감할 수 있다.

지역난방 온수, 소규모 지역난방 온수, 각 세대에 설치된 가스 또는 기름보일러의 온수를 공급해 단독주택, 공동주택, 빌딩 등에서 냉방으로 활용 가능하다.

현재 지역난방용 제습냉방장치는 이전 단계의 기술을 활용해 경동나비엔과 귀뚜라미가 상용제품 개발 및 실증연구를 진행하고 있다.

제습냉방시스템, 상용화 ‘박차’
제습냉방시스템은 냉방기능 외 제습, 환기, 공기청정 등 복합기능을 가진 친환경 냉방시스템으로 지역난방공사는 2006년부터 개발에 참여했다.

1999년부터 제습냉방시스템 기술개발을 추진해온 한국과학기술연구원(KIST)과 공동주택 제습냉방기 시제품 개발연구에 동참한 것이다. 원천기술에 대한 특허는 KIST가 보유하고 있으며 지역난방에 제습냉방시스템을 연결시키는 부분이 지역난방공사가 보유하고 있는 주된 기술이다.

2012년부터 공동주택 40세대를 대상으로 시범운영한 결과 냉방요금은 전기에어컨대비 60%에 불과하며 CO₂ 배출은 38% 감소하고 각종 실내 오염물질 제거에도 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 

하절기 남는 지역난방열을 냉방에 사용함으로써 국가적인 에너지관리 차원에서는 피크관리에 기여할 수 있고 온실가스 저감도 가능하다. 또한 제조사는 시장개척을 통한 매출향상과 냉방, 제습, 공기청정, 환기 등 많은 기능을 하나의 기기로 사용할 수 있어 편의성을 증대시킬 수 있다.

현재 제습냉방시스템은 COP, 에너지절감 측면에서 높은 수준으로 올라와있어 향후 관련기술 개발방향은 설치면적 축소, 내구성 향상 등에 맞춰질 계획이다.

이번 지역난방용 제습냉방기술은 공동주택의 각 세대에 적용할 수 있도록 초점이 맞춰져있다.

지난해 LH와 관련협약을 맺고 단지 내 커뮤니티시설에 먼저 적용해 성능을 점검한다는 계획이다. 또한 고양시의 한 어린이집에도 적용을 준비하고 있다.

국책과제 이후 대형 공동주택단지에 보급을 시도하고 있지만 아직까지 적용사례는 만들어지지 않았다. LH 등과 시범사업을 통해 소규모 공동주택에 먼저 적용될 예정이며 대규모 단지 적용은 2024년 이후로 전망된다.

또한 관련제도 및 표준, 인증도 준비중이다. 한국설비기술협회는 단체표준 제정에 박차를 가하고 있으며 전문위원회 개최를 통해 오는 7~8월경 완성, 발표할 예정이다.

순번

특허명

등록일

등록번호

1

열배관의 음극방식 전위기준 설정방식

2006.04.11.

10-0572022

2

열배관 보온재용 클레이-폴리우레탄 폼 나노복합체 및 그 제조방법

2006.07.04.

10-0599197

3

지역난방 이중보온관 벤딩용치구

2006.07.04.

10-0599203

4

간접 열수송방식을 이용한 지역난방시스템

2006.08.21.

10-0616635

5

다수의 축열조를 한 배관망에 직접 연결 및 운전할 수 있는 지역난방용 축열조 시스템

2006.09.30.

10-0633238

6

지역난방시스템의 연료펌프 트립시 스탠바이 펌프의 속응성 개선시스템

2006.12.06.

10-0657043

7

지역난방시스템

2007.01.23.

10-0675740

8

아이스슬러리 공급시스템

2007.05.02.

10-0716282

9

마이크로터빈을 이용한 지역난방시스템

2007.10.16.

10-0769118

10

지역난방용 제습냉방장치(A)

2007.10.30.

10-0773434

11

지역난방용 제습냉방장치(B)

2007.10.30.

10-0773435

12

제습냉방기를 이용한 제습냉방시스템

2007.11.21.

10-0780068

13

지역난방의 저온저압 열공급 시스템

2008.07.28.

10-0849909

14

연돌의 자연통풍력을 이용한 풍력발전장치

2009.10.14.

10-0922806

15

가스예열장치

2010.01.07.

10-0937107

16

저온수 2단 흡수식 냉난방기

2011.03.02.

10-1020741

17

발포제 내부의 가스시료 포집장치 및 이를 이용한 분석방법

2011.08.19.

10-1070221

18

교반탱크를 갖는 Ice Slurry 공급 시스템

2012.04.05.

10-1135987

19

DME 연료 연소용 버너 및 그를 위한 노즐셋

2012.05.25.

10-1152001

20

지역냉난방용 제습냉방시스템의 사용자시설에 대한 미세유량 제어장치

2012.11.19.

10-1204515

21

우드칩을 보일러로 투입하는 이송 시스템

2012.12.26.

10-1218539

22

지역난방수 이용 열병합발전용 콘덴싱보일러

2012.09.14

10-1184656

23

차압 유량조절밸브의 배관설치 구조

2008.01.07

10-0794393

24

공동주택 지역냉방을 위한 환기겸용 스탠드형 제습냉방시스템

2014.02.07

10-1363941

25

냉방기용 급기챔버 겸용 일체형 풍량분배기

2014.02.04

10-1361098

26

냉방과 환기 및 가습이 가능한 지역냉방용 제습냉방시스템

2014.08.26

10-1436613

27

윗목 아랫목의 분리난방이 가능한 바닥복사난방시스템

2008.02.29

10-0811080

28

열전모듈 열교환기를 이용한 축열조 발전장치

2014.07.03

10-1418002

29

공동주택 지역냉방을 위한 제습냉방시스템의 외기 습도 보상운전 장치

2014.07.14

10-1421255

30

전기 및 열생산량 증대를 위한 흡수식 히트펌프가 구비된 지역난방시스템

2014.08.25

10-1436002

31

간접 증발냉각기용 미세유량 급수조절식 주수장치

2014.12.30

10-1479683

32

전단제어링을 구비하는 지역난방 열배관용 이형관 및 이의 제조방법

2013.08.14

10-1298656

33

하이드로클레이와 보온재가 충진된 지역난방 열배관용 이형관

2013.05.06

10-1263331

34

열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재 및 이의 제조 방법

2014.12.19

10-1476783

35

수트보일러의 랜스튜브 고정행거

2008.03.13

10-0815105

36

하부 저온수 유출이 가능한 축열조용 오버플로우 배관

2013.01.24

10-1227941

37

히트펌프를 이용하여 가스터빈 출력증대가 가능한 지역난방수 공급 시스템

2014.04.10

10-1386179

38

스마트폰을 이용한 주요 설비 모니터링시스템

2014.07.25

10-1425598

<한국지역난방공사가 특허허여 신청을 받고 있는 기술 목록>