산업의 패러다임이 바뀌고 있다. 전통적인 내연기관으로만 동작했던 이동수단이 이제는 전기모터를 동력으로 사용하고 있으며 친환경, 에너지효율을 위한 다양한 인버터기술들이 실생활에 녹아 들어간 지 오래다. 냉동공조산업도 상업용 시스템에어컨 등 일부에만 활용되고 있던 인버터기술이 산업용 냉동공조설비에도 도입되는 추세다.
냉동공조 제어 및 계측분야에서 35여년간 경험을 가지고 제품을 공급하고 있는 승일일렉트로닉스(대표 유춘희)는 다년간 연구개발과 실증화를 거친 기술력을 바탕으로 산업용 냉동공조분야에 특화된 인버터를 개발, 공급해 시장에 관심을 불러일으키고 있다.
응축기 팬 제어 특화 인버터 ‘INA31 시리즈’
일반 산업용 인버터를 이용, 응축기 팬을 제어하는 상황은 예전에도 있었고 지금도 많이 사용되고 있다. 응축기 팬을 적절한 스피드로 제어함으로써 팬 소음을 획기적으로 줄일 수 있다는 장점과 응축압을 효율적으로 제어해 냉동사이클을 효율적이며 안정적으로 운용할 수 있다는 이점 때문에 활용되고 있었다.
하지만 일반 산업용 제품을 활용하다보니 최적화되지 못하고 사용자 관점에서의 편의성이 부족해 ‘아는 사람만’ 활용하고 있는 실정이다. 이에 따라 승일일렉트로닉스는 응축기 팬 제어에 특화된 인버터인 INA31 시리즈를 개발해 고객사에 공급, 좋은 호응을 이끌어 내고 있다.
일반 산업용 인버터는 응축압과 온도제어를 위해 센서입력을 받아 적정 RPM을 유지시켜 주기 위한 별도의 제어기를 사용하거나 사용자가 노브를 직접 제어해야 했던 불편함이 있었다. 승일일렉트로닉스의 INA31 인버터는 압력센서나 온도센서를 직접 연결해 응축압과 온도를 제어할 수 있어 판넬 구성 부품을 줄이고 편의성을 확보했다. 또한 응축온도와 압력을 동시에 받아 외기온도에 따른 적정 응축압을 동시에 제어할 수 있는 외기플로팅 제어모드를 추가해 보다 안정적으로 운용할 수 있다.
특히 통신을 활용한 미러링 기능을 추가해 하나의 제어 신호로 여러 대의 인버터(팬)를 제어할 수 있다. 실외기의 용량이 커지면 팬 제어도 다단으로 하는 경우가 있는데 하나의 센서 혹은 제어 신호로 멀티팬을 제어하는 데 효과적인 기능이다.
냉동공조산업의 특성상 안전 보호장치가 필요한 경우가 많아 별도 스위치를 여러 개 사용하는 경우가 많은데 이런 점에 착안해 HPS, 응축과온, 인버터 알람 등을 사용자가 직접 설정해 접점출력으로 활용이 가능하다.
승일일렉트로닉스는 냉동공조에 특화된 다양한 제어 경험을 바탕으로 정밀 PID 제어기능을 INA31 시리즈에 포함시켰다. 이에 따른 정밀제어를 통한 소모전력 절감, 냉동효율 극대화 효과를 볼 수 있다.
컴프레서 제어 최적화된 인버터 ‘INB 시리즈’
승일일렉트로닉스의 관계자는 “일반적으로 인버터를 사용한 시스템에 접근할 때 발생하는 가장 큰 오류가 ‘ON/OFF 제어를 가변제어하는 것일 뿐’이라는 접근법”이라며 “하지만 냉동사이클은 마치 살아 움직이는 생명체와 같이 순간순간 변화하기 때문에 설계상 고려해야 할 사항과 설치상, 운용상에서 준수해야 할 사항이 굉장히 광범위하다”고 지적한다.
이에 따라 승일일렉트로닉스는 가변 컴프레서 제어에 필요한 다양한 기능과 기술을 집약해 특화된 인버터인 INB 시리즈를 개발, 고객사에 공급하고 있다.
INB 시리즈는 전기판넬에 설치해 사용할 수 있는 패키지형 타입 제품과 실외기실 내부에 설치해 사용할 수 있는 모듈형 타입의 라인업을 갖추고 있으며 20kW급까지 다양한 용량을 커버할 수 있는 제품군을 구축했다.
또한 다양한 컴프레서 벤더와 모델이 추가됨에 따라 자체 시험설비와 평가기준을 통한 매칭테스트를 거쳐 호환성을 유지하고 있다. 현재까지 80여 컴프레서 모델이 매칭돼 있으며 앞으로도 지속적으로 추가될 예정이다.
메인 제어기에 의해 적정 RPM을 유지하는 드라이버 모드 이외에 저압압력을 직접 받아 압력에 의해 동작하게 되는 저압압력 제어모드가 있으며 승일일렉트로닉스의 다년간의 경험을 바탕으로 정밀 PID 제어기술이 집약돼 있어 소모전력 절감과 효율 극대화를 추구했다.
또한 정속형 컴프레서와 달리 가변형 컴프레서는 제조사에서 정의한 압력과 온도 리미트 범위 내에서의 운전을 준수하지 않으면 수명에 영향을 미치거나 소손될 수가 있다. 이에 따라 승일일렉트로닉스는 컴프레서 제조사에서 정의한 엔벨로프를 벗어나지 않도록 대응하는 제어가 포함돼 있어 안정성을 높였다.
기본적으로 압축기 보호를 위해 사용되는 과전류, 토출 과온, 과압력 트립, 모터 오결선 등의 보호장치가 내장돼 있으며 추가로 토출온도를 감지, 리퀴드인젝션으로 활용할 수 있는 출력이 있어 악조건에서도 보다 안정적으로 운용할 수 있다. 또한 가변형 컴프레서 특성상 초기 운전 시 고저압 차를 해소시키기 위한 퍼지(압축기 균압) 출력이 내장돼 있다.
가변형 컴프레서의 특성상 오일회수가 굉장히 중요하다. 저RPM 운전을 장시간 지속하게 되면 오일회수를 위한 압력이 형성되지 않아 압축기가 망가지는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 승일일렉트로닉스의 INB 시리즈는 자체 오일회수 운전기능이 내장돼 있어 배관거리, 현장 운전조건에 맞는 최적 오일회수 운전을 사용자가 설정할 수 있다.
승일일렉트로닉스는 설치 시운전 시 컴프레서의 설정이나 상태 확인 등을 보다 용이토록 세팅 디스플레이를 별도로 개발, 사용자가 편리하게 모니터링, 설정 등을 할 수 있다.
냉동공조산업 경쟁력 강화 목표
승일일렉트로닉스는 향후 인버터가 냉동공조산업의 근간 기술이 될 것이라 판단하고 6년여 전부터 과감한 투자와 연구개발을 통해 지금의 기술력을 확보하게 됐다. 실제 환경에서 동작하는 조건을 사내에서 동일하게 테스트, 검증시험설비 확보, 수백회 이상 테스트, 30회 이상 제품 리비전 등을 진행해 제품 안정성을 끌어올렸다. 특히 컴프레서 모델을 추가할 때마다 실 제품을 가지고 매칭 테스트를 진행해 호환성을 확보하고 있다.
특히 승일렉트로닉스는 점점 커지는 가변형 컴프레서의 용량에 맞춰 인버터 용량 증대, 다양한 매칭테스트를 통한 컴프레서 호환성 강화, 실증화 챔버를 구축해 다양한 제어조건에서의 운전검증을 진행하고 있다.
승일일렉트로닉스의 관계자는 “시스템에어컨이 정속형 컴프레서에서 가변형 컴프레서로 완전히 넘어온 것처럼 향후 10년 내 산업용 냉동공조장비가 인버터 기반의 부품들로 대체될 것”이라며 “승일일렉트로닉스의 기술력과 검증된 제품을 통해 국내 냉동공조산업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있도록 더욱 매진할 계획”이라고 강조했다.
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