지열원 히트펌프시스템 관련 강소기업 유천써모텍(대표 김철영)은 지중열원을 활용해 냉난방 및 급탕을 공급하는 상업용 지중열원 히트펌프를 주력제품으로 공급하고 있다. 또한 아직은 초기단계여서 판매량이 저조 하지만 공기열원 히트펌프와 열회수형 외기조화기 등도 신규 제품으로 개발, 판매 확대에 나서고 있다.
이번 ISH 2023에 유천써모텍 기술개발을 총괄하고 있는 유병기 상무가 참관했다.
■ 참관배경은
자연과 인간이 공존해야 된다는 것은 누구나 인지하고 있는 상식이다. 또한 코로나 와 지구온난화를 통한 실질적인 위험에 대한 경험은 더 이상 공존의 길을 늦춰서는 안된다는 것을 누구나가 절실하게 느끼고 있을 거라 생각이 된다.
코로나 피해를 가장 크게 경험했던 유럽, 그리고 지구온난화 방지를 위한 탄소중립을 위해 화석연료를 대폭 줄이고자 하는 유럽, 그 유럽은 과연 어떻게 코로나에 대응해 환기시스템을 개발하고 지구온난화 방지를 위한 히트펌프기술은 어떠한 구상을 하고 있는지 알아보기 위해 ISH 2023에 참관하게 됐다.
■ 경쟁사 동향은
많은 참여기업 제품 중 관심 있게 살펴본 제품은 히트펌프 및 공조기 파트였다.
출시된 히트펌프는 거의 모든 기종이 공기-물(ATW) 제품군이었으며 제품에서 가장 인상적인 부분은 적용냉매가 자연냉매인 R290이었다는 점이다.
일부 R410a 대체냉매로 거론되는 R32 적용제품도 보였으나 전시회에 출품된 대다수의 히트펌프 냉매는 R290이었다. 가연성위험(A3 등급) 때문에 적용이 쉽지 않았을 텐데 안전성 확보를 위한 기술개발, 기술을 신뢰하는 정부의 규제완화 그리고 지구와의 공존을 위해 다소의 위험까지도 포용하는 시민의식의 결합이 아닌가 생각든다.
또한 기본적으로 냉방응축열 회수를 통한 급탕가열기능은 전제품 필수요건이 됐으며 가정용 제품의 특성상 IoT기능이 내장된 제품이 많았다. R290 열적특성(임계온도 96.67℃)을 이용 저온(-25℃)에서도 높은 온도(75℃) 출수가 가능하다.
광고를 많이 하고 있었는데 공조 및 급탕용으로 60℃면 충분한데 효율저하가 수반되는 의미없는 고온광고는 세계 어디나 다 동일한 듯 했다.
공조기 제품에서는 출시된 제품 거의 전부가 열회수형 외기조화기(DOAS)였다. 열회수 열교환기로 1차 배기열을 회수하고 자연적 회수가 불가능한 저온배기는 히트펌프로 2차 회수해 외기처리에 대한 에너지소비를 현격하게 감소해 실질적으로 코로나에 대응 가능한 환기시스템 구축이 가능한 개발제품이었다. 이미 이전부터 적용되던 일반적 기술이지만 이번 전시회에서 전시된 제품군들을 보면서 최소한 유럽시장에서는 확고부동한 위치의 외기조화기 형태가 될 듯했다.
■ 경쟁사대비 차별성은
이번 전시회에서는 상용화 주력제품인 지열원히트펌프 전시가 거의 없어 차별성을 제시하기 어렵기에 아직은 개발단계인 공기열원 히트펌프, 열회수형 외기조화기에 대해 언급하고자 한다.
유럽에서 공기열원 히트펌프를 활용한 냉난방 및 급탕은 이미 대세인 듯하다. 특히 급탕과 관련 건축물의 패시브기술 발달로 냉난방 부하는 현격하게 감소되고 있지만 문화수준 향상과 함께 급탕 부하는 오히려 증가되고 있는 실정이다.
저온(-25℃)에서도 높은(75℃) 출수온도가 가능한 기술은 저탕식에서 문제가 되는 레지오넬라균 오염(급탕온도 60℃ 이상에서는 레지오넬라균이 생존 불가하다고함)의 문제를 완전히 해결하고 에너지비용 중 가장 비중이 큰 급탕을 경제적인 친환경적으로 공급하는 기술은 역시 히트펌프를 활용하는 방법인 듯하다.
하지만 유럽은 주거문화의 특성상 개별식 제품이 주를 이루고 있었다. 우리나라의 경우 공동주택이 주를 이루고 있어 유럽제품에 적용하기에는 다소 한계점이 예상된다.
공동주택뿐만 아니라 하절기에도 급탕수요가 발생되는 호텔, 수영장 등에서 냉방 성능을 개선하면서 과열 및 과냉각기능을 활용, 효율적으로 고온열회수가 가능한 제품이 유천써모텍만의 차별화된 기술이다.
이번 전시회 출품된 열회수형 외기조화기는 유럽 기후의 영향인지 몰라도 동절기 열회수에 큰 비중을 두고 개발한 듯했다. 즉 1차로 열회수 열교환기를 통한 배기열 회수를 2차로 히트펌프를 통한 배기열 회수시스템으로 적용해 동절기 열회수에는 매우 효율적인 제품이었다.
우리나라의 경우 동절기 열회수는 기본이며 하절기에도 현열회수 및 잠열부하 처리에 대한 고민이 필요하다. 유럽의 동절기 열회수시스템에 하절기 제습특성이 부가된 제품이 유천써모텍만의 차별성이라고 할 수 있다.
또한 유럽 제품의 경우 외기조화기 급·배기 풍량이 1:1로 설계돼 화장실 배기 등 열회수 적용이 곤란한 배기까지 포함돼 있는 듯했다. 풍량 밸런스 조율에 대한 연구개발도 계속 진행하고 있다.
■ 향후 사업계획은
이번 전시회 참관을 통해 다시 한 번 더 뼈저리게 실감한 것은 세계의 유수기업의 기술장벽이 높음을 실감했다. 중소기업이 원천기술개발로 그들과 어깨를 나란히 한다는 것은 매우 힘든 일일 것이다. 중소기업의 가장 큰 장점인 창의적 아이디어를 통한 차별화된 제품의 개발로 경쟁력을 키워 나갈 것이다.
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