GHP와 흡수식 냉온수유닛
국내에서 흡수식 냉동기와 냉온수기를 생산하는 업체는 10개 정도다.
생산기종의 용량은 20에서 1,500 RT까지 다양하다. 적용대상에 따라 각 업체마다 주력 용량에 다소 차이가 있지만 업체 전체의 평균적인 용량은 200 ~ 250RT 정도로 판단된다.
국내에서는 2005년에 LS엠트론이 국산화에 성공해 국내 유일한 생산업체로 제품을 생산하고 있다.
국내 GHP 시장 현황을 보면 국내 수입 업체들이 Sanyo, Yanmar, Hitachi 등의 업체에서 제품을 수입하고 있다. 현재 국내의 GHP 시장은 수요 급감으로 큰 어려움을 겪고 있다.
이러한 상황을 타개하기 위해서는 GHP의 생산 단가를 낮추고 성능향상을 위한 기술개발을 촉진하는 것이 필요하다. GHP 시스템의 보급을 촉진시키기 위해서는 유지 및 보수관리에 관한 대책도 마련돼야 한다.
이에 본지에서는 고효율 가스냉방기기인 흡수식 냉온수 유닛과 GHP를 소개함으로써 독자들의 이해를 돕고자 한다. /편집자 주
국산화 성공한 고효율 GHP
LS엠트론의 고효율 GHP는 일본 제품의 국내시장 독점을 방어하는 유일한 국산품이라는 점에서 의미가 있다.
특히 지난 2009년 선보인 고효율 GHP는 4년여간의 연구개발 끝에 탄생한 것으로 친환경 냉매인 R410A를 사용함으로써 오존층 보호뿐만 아니라 CO2 저감에도 기여하는 탁월한 효과를 보이고 있다.
특히 이 시스템은 시스템의 최적화, 고효율 엔진압축기의 적용 등으로 냉난방 평균 COP가 1.42로 세계최고 수준이다.
CO2 절감 측면에서 볼 때 기존의 전기식 히트펌프 시스템을 GHP시스템으로 변경할 경우 약 30~38%의 CO2 감축 효과가 있다.
이와 같은 이산화탄소 감축 효과는 LS엠트론의 4년여간의 연구개발 기간동안 중점 연구한 결과로 특히 고효율 GHP 전용엔진과 스크롤 압축기의 개발, 적용으로 이끌어낸 결과다.
또 이번에 개발된 R410A GHP 기기는 설치 면에서도 기존 R22시스템 대비 설치비가 저렴하며 보다 유연하게 설치가 가능해 기존 배관길이 대비 약 40% 장배관 설치가 가능한 것도 특징이다.
성능 면에서 뿐만 아니라 신뢰성 확보 측면에도 많은 공을 들였다.
LS엠트론은 전주 공장에 신뢰성 시험기를 설치해 충분한 신뢰성을 확보하는 한편 순수 국산 기술로 제작된 제품인 만큼 빠른 A/S와 저렴한 유지관리가 가능한 제품이어서 충분한 경쟁력을 갖춘 것으로 평가하고 있다.
한편 GHP시스템은 중소형 빌딩과 학교시설 등에 주로 사용되는 개별 냉난방 시스템이다.
현재 LS엠트론에서는 GHP CHILLER 및 GHP AHU 시스템 등을 공급 중이며 이는 신규건물 뿐만 아니라 기존 중앙공조식 냉난방 건물에서도 리모델링시 적은 비용으로 적용 가능한 대표적인 고효율 기기다.
냉난방 장비 전문업체인 LS엠트론은 지난 1970년 흡수식냉온수기를 생산, 국내 시장에 공급한 이래 터보냉동기, 공조기 등 냉난방 기기 전반에 걸쳐 가격경쟁력 및 품질력을 인정받아 국내뿐만 아니라 해외에도 제품을 납품하고 있다.
국내에서는 지난 2002년부터 GHP 사업을 시작했으며 2005년에는 자체 기술로 완성한 고유의 국산 GHP제품을 출시, 판매하고 있으며 지속적인 연구 개발을 통해 2009년 최신형인 고효율 R410A 모델을 시장에 선보였다.
경제적인 흡수식 냉온수유닛
흡수식 냉온수유닛은 가스냉방을 실현하는 대표적인 냉온수기로서 냉방과 난방을 실현하는 기기이다.
지금까지 국내에서는 성적계수(COP)가 1.0인 모델이 산업 현장이나 상업용 건물에 대부분 설치돼 왔으나 최근 들어 성적계수(COP)가 1.3 이상인 기기들이 시장에 선보임으로써 고효율 시장의 초기진입단계에 들어서고 있다.
COP가 1.3 이상인 흡수식 냉온수유닛의 고효율 달성을 위한 세부설계의 기본은 7가지 정도로 압축된다.
△고효율 용액열교환기 설계 △응축냉매 열회수기 설계 △배기가스 열회수기 설계 △2단 증발?흡수 구조설계 △냉각수 ACA 구조설계 △열전달 촉진관 설계 △자동 수이젝터 추기 설계 △기타 용액열회수기, 엘리미네이터 압력강하 설계 등이 기기의 고효율을 이루기 위한 설계의 기본이다.
기기의 효율 상승을 위해서는 먼저 전열면적의 충분한 확보와 기기 내부에서 상호 열교환하는 유체의 효율을 상승시켜야 한다.
이는 흡수식 냉온수유닛 기기 자체의 효율을 상승시키는 것이며 설비에서의 에너지절감을 얻기 위한 방법으로 냉수 및 냉각수의 대온도차 방식이 집중 거론되고 있다.
대온도차 방식은 순환하는 유체의 온도차를 크게 함으로써 순환량을 줄여 설비배관 및 밸브 장치들의 초기투자비를 절감하고 냉수펌프 및 냉각수펌프의 동력비를 절감해 에너지 절감의 가장 큰 대안으로 대두되고 있다. 또한 냉동용량을 증대시키는 건물의 리모델링에서도 기존설비를 그대로 이용할 수 있기 때문에 설비비용의 추가부담 없이 설치 및 사용 가능하다.
냉온수유닛의 기존모델과 고효율 모델과의 경제성을 비교(냉동용량 700RT, 운전시간을 1000시간 기준) 산정해 보면 COP 1.0인 기기에 비해 COP 1.35인 기기의 경우 연간 약 2800만원 정도의 운전비용 절감 효과를 보인다.
이를 3년간 사용한다고 가정할 경우 운전비 절감효과는 약 8400만원으로 고효율 기기의 장비금액이 8400만원 정도 고가라 하더라도 고효율기기를 이용하는 것이 더 경제적이라는 결론을 얻게 된다.
천연가스 이용을 보다 확대하기 위한 방법으로써 기존 지역열병합발전 및 소형열병합발전, 기타 폐열회수 등에 적용되는 온수구동 흡수식 냉동기 대신 온수와 가스를 동시에 이용하는 하이브리드 냉온수유닛이 있다.
이는 고효율 냉온수유닛의 저온재생기부에 온수를 동시 투입, 냉매를 발생시킴으로써 구동 사이클을 형성하며, 가스와 온수의 입력비율을 마음대로 조정할 수 있기 때문에 현장부하에 따라 효율조정도 가능하다.
하이브리드도 냉온수유닛의 적용분야는 매우 광범위해 코젠(COGEN) 시스템, 태양열 시스템, 지역냉방 시스템, 산업폐온수 이용 시스템 등에 활용 가능해 재생에너지 절감에 선두적인 역할이 기대되고 있다.
최근 에너지 절감시대를 맞아 신재생 에너지를 이용한 녹색성장의 기반으로 산업재편이 이루어지고 있으며, 전력과 화석연료의 편중이 심화되고 있어 국가적으로 전력편중을 없애기 위한 방안도 마련되고 있다.
이에 냉동공조산업에서 한 축을 이루고 있는 가스냉방의 확대를 위한 하나의 방편으로서 천연가스를 이용하는 흡수식 냉온수유닛의 고효율 설계기술에 논의와 부속된 설비의 고효율화, 수송수단의 효율제고, 에너지이용의 극대화 기술에 대한 발전필요성이 대두되고 있다.