히트펌프 빙축열 기술동향

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히트펌프 빙축열 기술동향

히트펌프가 냉난방 시스템으로 널리 활용되기 시작된 것은 이것이

유력한 에너지 절약 수단을 제공할 것이라는 이론적 뒷받침이 있

었기 때문이며, 환경문제 등을 감안한 쾌적성을 추구하고 인간의

정서적인 감각을 향상시키려는 의도도 강하게 엿보이고 있다.

미국에서는 히트펌프가 보급되기 시작하면서 이의 메이커와 전기

회사 의 적극적인 장려책에 힘입어 유저들로부터 높은 호응을 받

아, 현재는 신 축 건물(주택 포함)의 1/3이상이 히트펌프를 설치

하고 있다.

한편 일본의 경우는 팩키지형 공기조화설비의 70% 이상이 히트펌

프를 활용한 것으로 출하되고 있으며, 매년의 생산대수는 300만대

이상에 이르고, 응용 범위 도 가정용에서부터 대단위 산업용에 이

르기까지 점점 넓어지고 있다. 특 히 미국이나 유럽 제국과 달리

대륙으로부터 전력망이 격리된 일본은 열 의 저장에 의한 냉난방

을 시행하여 전력을 합리적으로 이용하는 히트펌 프 기술이 발전

되어 있다.

독일과 영국 등에서는 대단위 열설비의 폐열을 히트펌프로 회수하

여 다시 활용하는 사업에 세제 혜택 이외에 국가적인 기술지원을

시행하고, 덴마크에서는 상업용 점포와 사무실에는 냉방 전용기를

설치하는 것조차 금지하고 냉난방을 겸하는 히트펌프나 난방 전용

의 히트펌프만 이용하도 록 유도하고 있다.

또한 노르웨이, 스웨덴, 핀란드 등 스칸디나비아 3국은 에너지 문

제보다 도 환경 문제를 감안하여 민간과 각종 협회, 정부 등이 적

극 협조하여 히 트펌프를 공동으로 활용하는 예가 많아지고 있다.

그 대표적인 예로 스톡 홀름의 위성도시인 솔나(Solna)시는 스톡

홀름의 생활 하수의 열을 히트펌 프로 회수하여 지역난방을 수행

하며, 스톡홀름시는 수온이 3℃ 이하밖에 되지 않는 해수(발틱해)

를 히트펌프의 열원으로 이용하여 지역난방에 필 요한 80∼85℃의

온수를 만들어 공급하는 것을 꼽을 수 있다.

한편 최근 우리나라의 전력소비는 경제성장률을 크게 상회하는 년

평균 14%에 이르며, 산업용보다는 냉방 등 민생용의 증가가 두드

러지고 있다. 계절별 전력 수요는 여름철이 높으며, 여름철의 하

루중에도 오후 2시경의 낮시간대라 피크를 이루는 바, 이는 주로

그 시간대에 냉방의 사용이 급 증하는데 기인한다.

따라서 위의 선진국 사례를 응용하는 히트펌프 기술에 대한 관심이 높 아지고 있으며, 우리나라에서는 피크전력을 완화시키는 방안과 최근의 사 회적 이슈가 되고 있는 환경문제가 맞물려 히트펌프 빙축열 설비에 대한 호응이 많아서 이의 시장성이 급증할 것으로 예측된다.

히트펌프 빙축열 설비는 전기 사용량이 적은 밤 10시부터 다음날 아침 8시 까지 심야 시간대의 전력으로 냉동기를 가동하여 얼음을 생산하여 축열조에 저장했다가 낮시간에 녹여서 냉방에 이용하는 방식으로, 심야전력 할인 정책 에 의하여 일반 전기 요금의 약 1/3 수준으로 냉동기를 가동할 수 있어서 냉 방 비용을 절감할 수 있으며, 여름철의 피크 전력을 완화시킬 수 있는 장점 이 있다.

이는 물의 상변화에 따른 잠열량(80kcal/kg)을 이용하여 축열 효율을 올리 고 축열조의 체적을 줄여서 열효율 향상을 꾀한 것이다. 이 설비는 제빙 방 식에 따라 축열조 내부에 코일을 설치하고 저온의 냉매액을 순환시켜서 코 일 주위에 얼음을 만들어 저장하는 관외 착빙형, 특수 제빙판 위에 6mm정 도 두께의 얼음을 만든 후 냉매 가스의 역순환으로 얼음을 냉동기 아래에 있는 축열조에 떨어뜨려 저장하는 빙박리형, 축열조에 아이스볼을 채우고 그 주위에 저온의 브라인액을 순환시켜 아이스볼 내에 얼음을 만들어 저장하는 아이스볼형, 축열조에 아이스볼 대신 아이스렌스를 채우고 이에 얼음을 만들 어 저장하는 아이스렌즈형 등 4가지로 나뉘며, 이들 모든 형식은 빙충전율 (축열조 용적에 대한 얼음의 용적) 10%에서도 수축열 방식의 약 1/3의 축열 조 용량으로 감당할 수 있다.

현재 우리나라의 제조업체로는 관외 착빙형은 LG기계(주), 로얄산업(주), 범 양냉방공업(주), 경원세기(주) 등이고, 빙박리형은 두원기계(주), (주)청도산업 개발 등이며, 아이스볼형은 삼성 에버랜드 (주) 등이고,
아이스렌즈형은 대우캐리어 (주) 등을 꼽을 수 있다.