우리나라도 IES2급 시스템효율을 갖춘 EC팬‧모터 개발이 추진된다. EC팬‧모터시장에서 미국, 유럽 등 선진국에 비해 개발 및 보급에서 열세인 우리나라도 선진국 수준으로 도약할 기술력을 확보할 수 있을지 기대된다.
한국에너지기술평가원은 ‘2024년도 에너지기술개발사업 신규연구개발’ 과제사업을 통해 ‘에너지효율규제 대응 고효율 산업용 송풍시스템 기술개발’ 연구과제를 공고했다.
산업공정에 사용되는 송풍기는 부분부하 상태에서 운전되는 경우가 대부분이나 고정형 송풍기가 설치되는 일이 일반적이어서 다량의 에너지손실이 발생하고 있다. 에너지절감을 위해서는 요구부하에 맞춘 가변속도제어가 필수다. 저유량 조건에서 가변속도제어로 동작할 경우 20% 이상 에너지절감이 가능하다.
이미 해외에서는 2014년부터 팬‧모터시스템과 같은 유체부하시스템의 에너지효율향상 개념이 제시돼 에너지 다소비기기에 대한 효율규제 방안에 대해 논의가 진행되고 있으며 낮은 모터 효율등급은 도입을 금지하는 제도를 우리나라보다 강하게 시행하고 있다. EU와 미국은 IEC 61800-9-1, IEC 61800-9-2를 2017년 공시해 유체기계, 전동기, 인버터가 통합된 시스템의 에너지 효율향상 체계를 정착시키고 있다.
시장에서도 이러한 유체부하시스템의 활용이 더욱 많아질 전망이다. 주거와 작업공간에서 환기‧공조를 위한 다양한 유체기계설비와 시스템 수요가 증가하고 있다. 송풍기는 전동기로 임펠러를 구동해 대량의 공기를 공급하는 산업용 유체기계이며 철강, 발전, 오‧폐수처리, 석유화학, 반도체, LCD, 섬유, 식품, 시멘트, 신재생에너지 등 산업 전반에 공정 및 공조용 기계로 광범위하게 사용되고 있다.
용량대별 IES2 등급 이상 고효율 EC팬·모터 개발
이러한 배경으로 추진되는 이번 고효율 산업용 송풍시스템 기술개발은 고효율 EC팬 설계 및 제작을 위해 송풍기, 전동기, 인버터시스템 통합개발과 성능 최적화를 수행하며 운전 전 영역의 고효율 달성을 목표로 추진된다. 부하변동에 대한 고효율 운전대응이 가능한 팬, 전동기, 제어기 등 가변속 송풍시스템을 비롯해 통합효율 인증기준을 개발한다.
구체적으로는 3kW, 5kW, 10kW, 20kW 용량급 EC팬‧모터가 개발된다. 이러한 용량대의 팬은 고효율을 달성하기 위해 가변속 전동기 및 인버터 기술개발과 함께 이뤄진다. 모터‧드라이브 등 시스템효율을 나타내는 IES2급 이상의 고효율 모터 및 인버터 일체형 드라이브 기술개발이 추진되며 상태모니터링이 가능한 지능형 드라이브 기술, 전동기 및 인버터 일체형 출력밀도 극대화 기술을 개발한다.
또한 원심식 송풍기 임펠러 및 원심식 EC팬 개발도 연구내용에 담겼다. EC팬 효율등급은 FEC 71 이상, 팬 에너지지수 FEI는 1.4 이상이 목표다. 개발되는 EC팬은 병렬운전이 가능해야 하며 부하변동에 대응해 적정 효율특성을 지닌 임펠러 설계기술도 개발해야 한다. 또한 EC팬, 전동기, 인버터시스템을 통합해야 하며 이때 성능을 최적화해햐 한다. 회전수에 따른 EC팬 성능맵 도출과 필요유량에 따른 최적운전조건 확립도 필요하다.
이러한 성능을 검증할 수 있는 시험평가 및 효율기준, 인증기준 개발도 연구한다. 가변속 전동기‧구동시스템, 송풍기시스템 통합효율을 시험할 수 있는 평가기술을 개발하며 가변속 송풍기 운전효율 평가를 위한 표준 운전 시나리오 역시 도출할 계획이다.
이와 함께 △가변속 전동기 효율제도 도입을 위한 정책‧기준설계 △가변속 전동기 구동시스템 효율제도 도입을 위한 정책‧기준설계 △가변속 송풍기시스템 효율제도 도입을 위한 정책‧기준설계 등 제도적 기반도 마련할 방침이다.
이번 R&D는 48개월간 진행될 예정이며 정부지원금은 160억원 내외로 1차연도에 약 30억원이 지원될 예정이다. 주관연구개발기관은 중소‧중견기업이 담당해야 하며 수요기업 참여가 필수 조건이다.
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