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장한기술, 연료전지 안정운영 ‘FXP’ 공급

아파트·대학병원·재건축호텔 등 적용
신재생에너지 간헐성·비효율성 극복



장한기술(대표 유해성)이 연료전지의 안정적인 운영을 위해 ‘연료전지 열교환 패키지(FXP: fuelcell exchange package)’를 공급하고 있어 주목받고 있다.

연료전지는 무공해 신재생에너지로 주목을 받고 있는 발전시스템으로 수소와 산소가 갖고 있는 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 직접 전기에너지로 변환시켜 발전하는 장치다. 반응 중 발생되는 열은 온수생산에 이용돼 급탕과 난방공급이 가능한 연료전지는 전기와 열을 동시에 생산해 건물에너지 공급에 활용된다.

열저장·방출 효과적 제어
연료전지의 폐열회수장치는 단순히 열회수뿐만 아니라 연료전지의 효율적인 운영을 위해 연료전지의 반응열을 배열하는 냉각장치 역할도 병행한다. 연료전지에서 발생되는 폐열을 난방·급탕배관과 연결해 열을 공급하고 잉여열을 저장하거나 공동시설에 열배관과 연계되는 장치가 필요하다. 이러한 열계통 구성요소를 tBOS(Thermal Balance of System)라고 하며 tBOS는 폐열순환라인, 축열라인, 온수 공급라인으로 구성된다.

폐열순환라인은 전기생산량에 따라 대수운전을 하는 연료전지로부터 폐열을 회수해 저장하는 열저장부와 연료전지 냉각을 위한 방열부로 구성된다. 열저장량이 충분할 경우 더 이상 열을 저장하지 않고 연료전지 냉각을 위해 방열부로 유체순환을 전환하게 된다. 이에 따라 연료전지의 공급온도를 일정하게 유지시켜 안정적으로 전기를 생산할 수 있도록 축열과 방열을 판단하는 제어가 필요하다.

장한기술의 FXP는 시스템 상황변화에 적합한 유량을 공급할 수 있는 자율운전펌프 제어기술(VST: Variable speed pump Self Tracking)과 효율적인 운영기술을 제공함으로써 열저장 및 방출을 효과적으로 제어할 수 있다. 축열과 방열을 위한 열교환장치로는 뛰어난 열교환 효율과 높은 신뢰성을 갖고 있는 브레이징 판형열교환기를 적용했다.

축열라인에는 축열조가 충분히 열을 저장하고 있을 경우 과열을 방지하고 축열조의 압력이 높아지거나 낮아질 경우 일정하게 유지하도록 제어시스템이 구축돼 있다. 온수공급라인은 VST기능을 포함한 인버터펌프를 이용해 일정한 유량으로 대류펌프를 기동해 온수(급탕·난방)를 공급한다.

장한기술은 연료전지의 폐열을 회수하기 위한 열계통 구성요소인 펌프, 열교환기, 밸브, 배관 등을 공장에서 조립해 일체화된 FXP를 제공한다. 이에 따라 설치면적을 기존대비 50% 이하로 대폭 줄일 수 있으며 현장시공 없이 설치 후 배관만 연결하면 운용이 가능해 공사기간도 대폭 줄일 수 있다.

장한기술의 관계자는 “30여년간 축척된 경험과 기술로 VST, 축열열교환기 및 방열열교환기, 축열탱크를 직접 생산해 효율적으로 사용할 수 있도록 설계해 FXP를 제작한다”라며 “이를 통해 연료전지의 안정적인 운영을 위한 전기에너지 생산과 열에너지 공급을 위한 냉각 및 축열 제어기술을 제공할 수 있다”고 강조했다.

최근 공동주택에서도 친환경에너지사용을 위한 노력이 진행되고 있다. 2020년 준공된 녹번역 인근 아파트에 발전용량 205kW 연료전지와 장한기술의 FXP가 설치, 운영되고 있다. 주민커뮤니티센터 및 공동공간에서 사용되는 에너지는 연료전지에서 생산된 전기와 열로 제공하고 있다. 또한 도심 속 공동주택단지(개포와 반포지역 재건축아파트)는 물론 도심재건축건물(테헤란로 모 호텔), 대학병원(암치료센터) 등에 설치돼 운영을 준비 중이다.