2017년도 에너지기술개발사업 에너지수요관리 과제로 삼중테크, 월드이엔씨, 한국지역난방공사, 한국생산기술연구원, 세종대학교, 전북대학교 등이 참여한 ‘저온수 구동 저전력 흡착식 냉동시스템’ 개발이 진행되고 있어 주목받고 있다. 이번 과제는 올해 5월부터 2019년 12월까지 약 3년간 진행될 예정으로 흡착식 냉동시스템 국산화를 위한 2단계 과제이다.
삼중테크는 총괄주관기업으로 COP 0.5 이상 35kW급 흡착식 냉동기 설계, 제작 및 표준화와 고성능 컴팩트 열교환기 및 코팅공정 기술개발을 총괄한다.
월드이엔씨는 흡착제 효율 향상 및 대량 합성 공정기술 개발, 고효율 응축기 유닛 설계·제작을, 한국지역난방공사는 지역냉방 실증사이트 선정, 구축 및 실증연구와 흡착식 냉동시스템 기술표준안 정립을 맡는다.
생산기술연구원은 흡착제 저비용 대량생산 공정설비 기술 연구와 흡착제 코팅, 흡착탑 형상설계 및 최적화를, 세종대는 흡착탑에서의 열물질 전달해석과 흡착식 냉동기 스케일업 시 흡착탑 모듈별 최적분배안 해석을, 전북대는 증발기와 응축기 최적화 및 고효율 컴팩트화 기술개발을 담당한다.
총괄주관을 맡고 있는 삼중테크의 관계자는 “현재 전량 방출 및 냉각폐기되는 70℃ 수준의 저온열원의 국내 활용기술이 전무한 상황이며 열공급 산업의 하절기 판매 침체과 신재생열에너지산업의 글로벌 경쟁력이 약화되고 있다”라며 “흡착식 냉동시스템은 국가적으로 전력대란 해소, 저온·신재생열원 활용을, 열공급사업자 입장에서는 지역난방온수 하절기 잉여열 수요개발 및 집단에너지 이용효율 제고, 연료전지와 소각열 등 시스템효율 향상을 통한 잉여수익을 창출할 수 있다”고 밝혔다.
왜? 2단계인가
한국생산기술연구원 열유체시스템그룹 권오경 박사팀은 지난 2012년 11월부터 2016년 10월까지 4년간 흡착식 냉동기 1단계 미래원천연구에서 핵심기술인 흡착제 합성 및 코팅의 원천기술을 개발하고 이를 적용한 흡착탑과 흡착식 냉동시스템 설계기술을 확보하는 연구를 진행했다.
연구결과 1, 2차 흡착식 냉동기 프로토타입을 설계, 제작하고 Lab scale평가를 통해 냉동능력 5~7kW급 달성이 확인됐으며 60~90℃ 저온 폐열활용 흡착식 냉동기 개발 가능성과 설계 기반기술을 확보했다. 확보된 기술은 삼중테크와 월드이엔씨에 기술이전됐다.
이에 따라 삼중테크가 총괄주관으로 진행된 이번 연구과제가 2단계로 진행되는 것이다. 흡착식 냉동기 원천기술을 기반으로 흡착식 냉동기의 개발난제인 효율향상, 부피감소, 경제성 확보를 위해 연구개발에 매진하고 있으며 지역난방공사의 2차측 지역난방수인 약70℃범위의 저온온수를 이용해 냉동능력 35kW급 COP 0.5 이상을 갖는 흡착식 냉동기 개발을 목표로 하고 있다.
특히 2019년 지역난방공사가 제공하는 사이트에서 실증을 통해 기술적 타당성을 검증하고 이후 국산화가 추진된다.
삼중테크의 관계자는 “이번 연구개발이 완료되면 국내 포화시장인 흡수식 냉동기의 대체기기로 새롭게 열구동 흡착식 냉동기가 추가돼 신규시장이 창출되고 전량 수입에 의존하는 흡착식 냉동기가 국산화되는 것”이라며 “이를 통해 중동 및 동남아지역 수출도 가능해 진다”고 밝혔다.
이 관계자는 “특히 국가적 차원에서 에너지의 합리적 이용과 온실가스 저감에 기여할 수 있다”라며 “태양열, 지열, 해수담수화 등 신재생에너지분야와 열병합분야 등 미활용 열에너지를 이용한 에너지신산업 확산에 크게 기여할 수 있다”고 강조했다.
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