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공기식 태양열 집열기, 보급 길 열린다

에너지硏, 성능인증기준(안) 공청회 개최



겨울철 동파나 여름철 과열 위험이 적어 태양열 집열기의 문제점을 개선한 ‘공기식 태양열 집열기’의 국내 보급 길이 열릴 것으로 기대된다.

한국에너지기술연구원, 한국항공대학교는 지난 8일 한국과학기술회관 신관 호의실 1에서 한국에너지공단 후원으로 ‘공기식 태양열 집열기 성능인증기준(안) 공청회를 개최했다.

공기식 태양열 집열기는 공기를 열전달 매체로 활용해 태양에너지를 열에너지로 변환시켜 건물에 공급함으로써 건물 난방부하 저감 및 환기부하 저감에 활용되는 기술이다. 액체식 태양열 집열기에 비해 비교적 단순하고 겨울철 동파나 여름철 과열 위험이 적은 기술로 알려지고 있다. 

유럽, 미국, 호주, 캐나다 등 선진국을 중심으로 공기식 태양열 집열기 보급 노력이 증가하고 있으며 최근 국내에서도 공기식 태양열 집열기의 공공건물 신재생에너지설비 항목에 선정돼 한국에너지공단에서 심의하고 있다.

공공기관이 신축, 증축 또는 개축하는 연면적 1,000m² 이상의 건축물에 대해 예상 에너지사용량의 공급의무비율 이상(17년, 21%)을 신재생에너지로 공급토록 의무화하고 있다.

제 4차 신재생에너지 기본계획에 따르면 태양열분야에서 연간 21%의 성장 목표를 달성하고 RE 2030 달성을 위해서는 공기식 태양열 집열기 보급용 성능인증기술 마련이 필요하다. 

태양열에너지 이용 기술로써 기존의 액체식 집열기시장과 함께 공기식 집열기시장 진입을 위한 기술경쟁력 강화를 위해서는 ISO 9806 국제호환형 국가 표준의 시험평가 기준이 필요한 상황이다. 

국내외 기술 동향은 

2013년 태양열 집열기 표준(KS B ISO 9806)에 금속 흡열판 공기식 집열기 품질시험 방법이 제시됐으며 2014년도에 공기식 태양열 집열시스템 보급화를 위한 공기식 태양열 협동조합이 설립됐다. 

2015년도에 ISO 9806에 근거한 국내 유일의 공기식 태양열 집열기 열성능 시험 평가 수행 및 시험성적서 발급을 한국에너지기술연구원에서 시행했다. 

2015년에 개정된 태양열 집열기 표준(KS 8295)에 공기식 태양열 집열기 항목이 추가됐으나 공기식 태양열 집열기 시험평가 기준이 없고 현재 신재생에너지설비 KS 인증은 액체식 태양열 집열기 및 시스템만을 대상으로 하고 있다. 

미국공조냉동공학회(ASHRAE 93-86)에서 공기식 및 액체식 태양열 집열기 시험방법을 지난 2003년 제정햇으며 공기식 태양열 집열기를 포함하는 ISO 9806 국제표준은 지난 2013년 개정됐다. 

유럽, 미국, 캐나다 등에서 공기식 및 액체식 태양열 집열기 인증기준을 마련했으며 국제표준협회인 SRCC에서는 관련 표준(SRCC Standard 100, 200, 300 및 ISO 9459-4)을 바탕으로 태양열 공기식 집열기 유니트 및 시스템에 대한 성능시험성적서를 발급하고 있다. 


IEA SHC Task43에서는 다양한 종류의 태양열 집열기의 시험방법과 성능계산 방법을 제공하고 있다.

현재 Conseva Engineering사(제품명: SolarWall-무창, 상업용), Matrix Energy사(제품명: Delta Roof, Backpass, Tanspired, 무창, 상업·주거용), Solar Venti사(제품명: Professional, 유창, 상업용) 등이 있으며 국내에서는 솔라비토(제품명: 솔라클래팅시스템, 무창, 주거·상업용), 팜텍(제품명: Pro-Wall, 유창, 주거용) 등이 공기식 태양열 집열기를 생산하고 있다.

성능시험장치(안) 개발

에너지기술연구원은 ISO 9806 기반의 국제호환형 공기식 태양열 집열기 실외 유니트 시험설비 설계안을 반영해 개방형 및 밀폐형 공기식 태양열 집열기 성능시험설비를 구축했다. 

공기식 태양열 집열기의 동일 모델에 대한 Exova와 에너지기술연구원의 성능시험 결과 일관성을 확인하기 위해 RRT 수행을 해 집열기 열효율을 비교분석했다. 이를 바탕으로 공기식 태양열 집열기 성능인증기준을 KS 8295에 반영했다.  
 
에너지기술연구원의 관계자는 “KS기준에 ISO기준에 명시된 공기식 집열기에 대한 내용을 모두 반영했으며 국내 실정에 비춰 기준을 단순화하거나 생략할 내용에 대한 사전협의가 필요하다”라며 “기존 타KS기준에서 사용 중인 용어와 일관화했으며 ISO기준을 KS기준에 반영할 때 발생한 번역상 중복, 오기 등에 대해 수정했다”고 밝혔다.

이 관계자는 “KS B 8295 6장(집열기의 최소요구 성능)은 국내 실정에 부합시켰다”라며 “이번 공청회를 통해 시장 활성화 방법에 대한 질문과 조언을 해달라”고 강조했다. 



공기식 태양열 집열기의 투과체는 무창형과 유창형으로 구분됐으며 집열기 품질시험 항목으로 △유체도관 내압시험 △누출시험 △파손시험 △고온저항시험 △노출시험 △외부열충격시험 △내부열충격시험 △빗물침투시험 △내동결시험 △기계적 하중시험 △내충격시험 △압력강하시험 △최종육안시험 등 12개를 제시했다.

열성능시험 중 출력(투과면적)은 평판형 530Wm³, 진공관형 560 이상, 공기식은 420 이상으로 정했다. 

공청회 참석자들은 액체식 태양열 집열기 문제 개선과 집열기 출력 기준 타당성, 관련 인력 양성, 태양열 집열기분야 시스템인증 도입 등이 제시됐다.