김용찬 고려대학교 교수가 이끄는 ‘냉동공조 및 이상유동연구실’은 수열에너지를 포함한 신재생에너지 히트펌프 기술개발과 에너지효율 최적화를 통해 지속가능한 에너지시스템 구축을 목표로 연구를 수행하고 있다.

복합수열원 HP시스템 전력절감방안 구현

연구진들은 이번 과제로 복합수열원시스템 동적시뮬레이션 모델을 개발한다. 이를 기반으로 시스템 성능평가와 최적운영방안을 정립할 예정이다.

시뮬레이션 모델 구축 시에는 실제 수열원시스템 열계통도를 기반으로 모델링한 뒤 실증결과를 기반으로 검증하는 작업이 이뤄진다. 이를 통해 수열원히트펌프시스템 성능을 정확하게 예측할 수 있는 신뢰성 높은 모델이 구현될 것으로 기대된다.

1차연도에는 복합수열원 히트펌프시스템 동적시뮬레이션 개발을 통해 다양한 수열원특성을 반영한 히트펌프시스템 모델링을 수행한다. 연중 온도변화가 적다는 장점을 활용한 예측모델개발을 통해 에너지믹스를 위한 연계방안도 도출할 예정이다.

2차연도에서는 건물특성에 따른 수열시스템 성능결과를 도출해 결과를 기반으로 수열시스템 데이터베이스 구축과 에너지믹스 적용 시 필요한 기초자료를 확보할 예정이다.

2차연도까지 수행한 데이터를 활용해 3차연도에서는 복합수열원 히트펌프시스템 최적설계안을 정립하며 에너지믹스평가를 수행할 예정이다. 4차연도에는 복합수열원 히트펌프시스템 부분부하 대응운전방안을 정립하며 부분부하 조건별 에너지사용량 비교분석을 수행할 예정이다.

마지막 연도에는 겨울철 운전전략 연계를통한 복합수열원 히트펌프시스템 운전시간과 성능평가를 수행하며 복합수열원 히트펌프시스템 전력절감방안을 도출한다.

과제를 통해 수열에너지 활용기술이 고도화되면 기존 냉난방시스템대비 에너지효율 향상과 온실가스 배출저감이 이뤄질 것으로 기대된다.

하천수와 정수 등 다양한 수열원에 최적화된 시스템설계기술 확보를 통해 국내 수열에너지시스템기술의 글로벌 경쟁력이 제고될 것으로 예상된다.또한 개발된 시스템 설계기술과 운전최적화솔루션은 향후 지역난방과 산업단지 등 다양한 분야에 직접 적용돼 신산업창출효과가 나타날 것으로 기대된다.

고려대 냉동공조 및 이상유동연구실의 관계자는 “냉난방시스템을 친환경수열에너지시스템으로 대체함으로써 국가 탄소중립 목표 달성에 기여할 것”이라며 “과제를 통해 수열에너지 실용화와 상용화를 앞당겨 에너지자립도 향상에 핵심적인 역할을 할 것”이라고 말했다.