아이스 렌즈 타입(ICE LENS TYPE)시스템

[그림자]

아이스 렌즈 타입(ICE LENS TYPE)시스템
소개 및 시공사례

이석준
대우캐리어(주)/ 기술연구소

1. 설계 및 시공 경위

이론적인 측면에서 시스템으로서 충분한 가치가 있지만, 빙축열 설비의 일반 보급을 추진하기 위해서는, 기술수준을 높이고 설치자의 경제성 확보가 선행되어야 하며, 이를 위해 기술력과 자본을 갖춘 기업에서 해외로부터 기술을 도입하여 90년 하계에 시험운전과 성능평가를 한 후 91년 부터는 실증 시험이 완료된 시스템을 대상으로 사옥에 적용한다는 한국전력공사의 보급 추진계획과 이미 개발완료, 미국지역에서 설치되어 시스템으로서 가치가 인정된 CARRIER사의 아이스 렌즈타입(ICE LENS TYPE)의 빙축열 시스템을 국산화 개발 한다는 대우 캐리어의 중장기 개발 계획이 일치되어, 1990년도에 한국전력공사 부평지점의 기존 비축열 시스템을 개조하여 아이스렌즈를 제외한 유니트를 국산화해서 빙축열시스템을 설치하였고, 시스템 운전을 통하여 축냉의 기술적 문제와 설비 운전에 의한 경제성 문제를 검토 하였으며, 그 결과를 자체 시험 설비 제작 및 상품화에 반영하고자 한다.

2. 시스템 소개

    2 . 1 개념

HVAC에 적용하기 위하여 특별히 설계된 축냉 시스템으로, 이 시스템은 설치와 운전이 대단히 단순할 뿐 아니라 높은 효율을 부여하기 위해 갭슐화된 아이스 개념을 이용한 것이다.
캡슐화된 아이스 개념은 아이스 렌즈 유니트(ICE LENS UNIT)라고 불리는 고밀도 플라스틱 용기가 순수로 가득채워져 있고, 저장탱크(STORAGE MODULE)라고 하는 단열된 강재 탱크안에 벽돌과 같이 쌓여져 있다.
심야시간 동안 -4.5。C 정도의 낮은 브라인을 아이스렌즈 사이로 순환시켜, 아이스렌즈를 제빙 시키고, 낮 시간 또는 부하가 요구될 때는 온도가 상승된 브라인이 아이스렌즈 얼음더미에 순환되어 캡슐화된 얼음은 녹고, 건물은 냉방이 된다.
냉방부하가 요구될 때 싼 심야전력으로 저장된 아이스를 사용하므로써, 냉동기는 피크시간의 대용량의 전력과 비싼 전력 요금을 줄일 수 있는데, 30%이상까지 전력비를 절감할 수 있다.
심야시간 동안 저장탱크가 재 축열될 때 브라인은 냉동기에 의해 다시 적정온도로 냉각되고, 이 냉동기는 비축열 시스템의 피크 냉방부하를 맞출 수 있는 일반 냉동기보다 일반적으로 50%작게 선정된다.

    2 . 2 시스템 설명

축열에 있어 신뢰성이 있고, 단순한 방법을 쓰고 있으며, 이 시스템은 증발기에 얼음을 저장하는 개념을 완전히 바꾸어 얼음을 캡슐화 시키는 개념을 도입한 것이다. 이 결과 축열 효율이 높아지고, 시스템의 설치와 운전이 단순하게 되었다.
아이스 시스템은 다음 4개의 중요 요소로 구성되었다.

시스템 개요도

1) 아이스렌즈 유니트(ICE LENS UNIT)
2) 저장 탱크(STORAGE MODULE)
3) 인벤토리 시스템(INVENTORY SYSTEM)
4) 냉동기(BRINE CHILLER 또는 CENTRIFUGAL CHILLER)
아이스렌즈 유니트는 산업용의 몰드화 된 폴리에틸렌 용기로서, 현장에서 순수로 채워지게 된다.
캡스크류로 유니트를 밀봉처리한 다음, 이 유니트는 단열된 저장탱크 안에 벽돌같이 쌓이게 되고, 축열시간동안 평균 -4.5。C 브라인 아이스렌즈 사이로 순환함으로써 그것들을 제빙시키고, 얼음이 형성될 때, 아이스렌즈는 팽창되어 형상이 변하게 된다. 이 팽창은 저장탱크로부터 인벤토리 시스템으로 들어가는 브라인의 량을 변위 시키게 되는데, 그 크기는 아이스렌즈 유니트안의 순수 용적의 약 9%와 같으므로 저장탱크 안의 제빙 용량을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
방열 사이클(DISCHARGE CYCLE)동안, 아이스렌즈 유니트 안의 얼음은 냉각부하에 의해 녹아서 아이스렌즈 본래의 형태로 돌아가고, 이 결과로 인벤토리 시스템의 용액은 점차적으로 저장탱크로 이동하게 된다. 아이스 렌즈 유니트는 수많은 제빙 및 방열사이클에 견디도록 설계되었으며, 강제 저장탱크 만큼의 긴 수명을 가지고 있다.
저장탱크는 캡슐화된 아이스렌즈 유니트로 구성되어 있고, 외면 또는 내면에 보온재를 붙인 강재 탱크로서, 빌딩 시스템의 전 압력을 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가지고 있고, 별도의 열교환기, 펌핑 시스템(PUMPING SYSTEM)이 필요하지 않도록 설계되어 있으며, 표준사용압력은 10kg/㎠ 이고, 최고 25kg/㎠까지 적용 가능하다.
표준저장탱크의 크기는 저장범위가 82(TON-HRS)에서 4,071(TON-HRS)가 된다. 설계치가 4,071(TON-HRS)을 초과 한다면, 복수의 저장탱크 방식이 적용된다. 저장탱크의 내면 또는 외면은 단열재로 단열되어 있고, 저장탱크 내부에 아이스 렌즈 유니트가 벽돌같이 쌓여져 있다. 저장탱크의 헤더(HEADER)와 PVC바플은 아이스렌즈유니트 사이를 통과하여 축열과 방열을 균일하게 되도록 액을 유도하고, 저장탱크는 실내 및 실외에 설치할 수 있을 뿐만 아니라 직접 매립 시킬 수도 있다. 저장탱크에 일단 아이스렌즈유니트가 채워지면, 그 이상 점검 및 보수가 필요없고, 저장 탱크 용적의 80%는 아이스렌즈 유니트로 채워지며, 축열 용적은 0.051(㎥/TON-HOUR)가 필요하다.

아이스렌즈(ICE LENS)

인벤토리 시스템은 건물내의 브라인 시스템의 가장 높은 곳에 설치된 수액기(TOPPING RECEIVER), 인벤토리 모듈(INVENTORY MODULE)및 저장탱크(STORAGE MODULE)와 작은 관으로 연결되어져 구성된다. 축열 기간동안 아이스렌즈 유니트는 얼며, 저장탱크 내부에서 팽창한다.
이 과정에서 브라인 용액은 수액기로 이동하게 되는데, 이 수액기는 건물내 브라인 시스템의 가장 높은 위치에 설치되고, 대기로 공기를 배출 할 수 있도록 되어있다. 수액기는 오버플로우관이 보다 낮은 위치에 설치된 인벤토리 모듈에 연결되어 있어, 오버플로우된 브라인 용액은 중력에 의해 인벤토리 모듈로 이동된다. 이러한 브라인 용액의 이동은 축열 사이클 동안 계속된다.

일단 아이스렌즈 제빙이 완전히 끝나면 브라인 용액의 이동은 중지되고, 인벤토리 모듈안의 레벨 컨트롤(LEVEL CONTROL)장치는 냉동기와 브라인 펌프에 축열이 완성되었다는 신호를 보내게 된고, 인벤토리 모듈은 축열시 또는 축열 후 어떤 시간에도 측면에 부착된 게이지 그라스(GAUGE GLASS)안에 액 레벨에 의해서 축열 정도를 측정할 수 있다.
이 게이지 그라스는 저장탱크가 최초로 축열하는 동안 현장에서 눈금을 매기게 되며, 축열되는 얼음의 양은 눈금이 매겨진 게이지 그라스 용액의 정도에 비례하게 되고, 수액기와 인벤토리 모듈에는 제어(CONTROL)를 위하여 최소한의 레벨을 관리하여야 한다.
방열하는 동안, 얼음이 녹아서 아이스렌즈는 본래의 용적으로 되고 이로 인해 수액기의 용액 레벨이 떨어지게 되어 수액기안의 레벨스위치는 인벤토리 펌프에 신호를 보낸다.

방열하는 동안, 인벤토리 펌프 시스템은 용액을 회수시키고 수액기에 최소한의 레벨을 유지시키기 위하여 이 펌프는 ON,OFF를 계속합니다. 이때도 인벤토리 모듈 게이지 그라스로 저장된 얼음의 양을 체크할 수 있다.
인벤토리 시스템은 펌프, 센서, 게이지 그라스등과 함께 구성되며, 유니트는 현장에서 보온된다.

    2 . 3 시스템 운전

유틸리티(UTILITY)비용절감을 최적화하기 위하여 5가지의 다른 모드(MODE)안에서 운전된다.
1) 축열(CHARGING)
2) 축열과 라이브로드 칠링(CHARGING AND LIVE-LOAD CHILLING)
3) 라이브로드 칠링(LIVE-LOAD CHILLING)
4) 라이브로드 칠링과 방열(LIVE-LOAD CHILLING AND DISCHARGING)
5) 방열(DISCHARGING)

OFFICE BUILDING

기본 기능은 저장 탱크를 축열과 방열하는 것으로 사무실 건물의 부하곡선(LOAD PROFILE)에서 보는 바와 같이 냉동기는 심야시간 동안에 탱크에 직접 축열시킨다. 이러한 때의 시스템 구성은 저장탱크에 축열시키는데 최소 12시간이 소요되도록 설계되었다. 순환펌프는 저장탱크에 축열하는 동안 냉동기를 통하여 정격유량으로 운전하여야 한다.

24시간 운전되는 빌딩에서 심야운전의 예를 들면, 한대의 냉동기는 축열하고, 다른 한 대는 냉방에 쓰여진다. 두 경우 모두 피크 기간동안은 냉동기를 정지하고, 모든 냉방은 유틸리티 비용을 최대로 절감하기 위하여 저장탱크에 의해서 이루어진다. 피크기간 바로 전, 후에도 빌딩은 냉방을 계속 요구할 것이며, 이 기간동안 냉동기는 직접적인 부하 또는 저장탱크를 통과하기 전에 브라인으로 냉방하여 부하를 조절하거나 저장탱크에 축열과 동시에 부하를 조절하기 위하여 계속 브라인 (COOLING SOURCE)이 공급된다.
(1)축열과 라이브로드 칠링(CHARGING & LIVE-LOAD CHILLING)
사무실 건물부하의 예에서 보는 바와 같이 오전 7시와 8시 사이에 빌딩부하는 비교적 낮으므로, 냉동기는 축열탱크에 -3.3。C의 브라인을 계속 공급할 수 있는 것이다. 왜냐하면 낮은 부하로 인하여 빌딩에서 돌아오는 용액의 온도는 7.7。C정도이나 저장탱크 시스템 내에서 많은 양의 -1.1。C의 브라인과 섞일때 냉동기입구에서 브라인의 온도는 단지 -0.5。C로 상승되고, 냉동기에 의해 -3.3。C로 냉각되어, 저장탱크에 계속적으로 재 축열되기 때문이다.
(2) 라이브 로드 칠링(LIVE-LOAD CHILLING)
오전8시와 11시 사이에 저장탱크는 완전히 축열되고, 냉동기로 직접 빌딩부하를 조절한다.
냉동기 입구 브라인의 온도는 이 운전 모드동안 10。C로 상승되며, 냉동능력이 제빙조건보다 50%상승 되는 것을 의미합니다. 브라인은 피크기간을 대비하여 얼음의 비축을 유지하기 위하여, 이 운전모드 동안에는 저장탱크를 바이패스 시킨다.
(3) 라이브로드 칠링과 방열(LIVE-LOAD CHILLING & DISCHARGING)
사무실 빌딩의 예에서 나타난 세번째에는 오전 11시와 정오 사이의 운전 모드로, 여기서 냉동기는 브라인이 탱크에 도달하기 전에 빌딩부하로 인해 온도가 상승된 것을 냉각시키며, 저장탱크는 냉각의 균형을 유지하고, 브라인을 설계온도로 유지하게 한다. 직접 냉각 운전을 함으로써 냉동기부하는 제빙하는 동안 보다 훨씬 높아진다.

    2 . 4 시스템 적용

(1) 냉동기 한대와 저장탱크 시스템
기본시스템은 패키지 냉동기를 이용하는 것으로써, 펌프는 빌딩의 냉각코일(COOLING COIL)에 유체를 공급할 뿐만 아니라 저장탱크(STORAGE MODULE)에 축열과 방열을 위해 사용한다. 축열하는 동안 냉동기는 제빙완료 세팅 온도에서 운전 시키며, V1밸브는 냉각코일에 유체의 흐름이 없도록 조절하여야 한다. 축열시 펌프는 TON당 18.9(1/min)의 브라인 용액을 인벤토리 모듈이 완전히 찰 때까지 저장탱크로 보내며, 이때 레벨센서 신호에 의해 냉동기는 정지된다.
낮 동안의 피크 시간동안 V1 제어밸브(CONTROL VALVE)는 필요한 브라인 용액을 냉각코일에 공급해 줄수 있도록 조절하고, 빌딩 루프 안의 수압센서는 냉각코일에 있는 교축밸브(THROTTLING VALVE)의 위치에 따라 V1을 조절하며, 라이브로드에서는 냉동기가 저장탱크의 축열을 이용하지 않고 직접부하에 연결되도록 라이브로드 V2밸브로 바이패스 시킨다.

시스템 운전 모드

냉동기 1대와 저장탱크시스템

(2) 여러 대의 냉동기와 저장 탱크 시스템
이 시스템은 다수의 저장탱크를 사용하는 큰 시스템에 사용되고, 펌프는 냉동기와 저장탱크에 대하여 TON당 18.9(1/min)을 보낼 수 있도록 선정 되어야하고, 냉동기부하는 빌딩의 부하에 따라 V1을 조절하여 만족시킨다.
저장탱크는 직열로 배관되며, 운전 모드에 따라 빌딩코일이나 저장탱크에 용액을 바이패스 시키므로써, 냉동기에 의해 예냉 시킬 수 있는 시스템을 그림에서 볼 수 있다.

여러대의 냉동기와 저장탱크시스템

(3) 열교환기가 조합된 시스템
큰 캠퍼스나 빌딩 전부에 브라인 용액을 공급하기가 사실상 어려운 장소에서 저장루프내의 브라인과 별도로 빌딩 루프를 사용하려고 할 때 열교환기가 사용된다. 열교환기의 바이패스 밸브 V1는 축열하는 동안 열리고, 방열시에 밸브V1는 빌딩 루프의 냉각코일 세팅 포인트에 의한 정확한 냉수공급을 유지하기 위하여 조절된다.
부분 축열을 하는 개조 프로젝트(RETROFIT PROJECT)에서 그림과 같이 냉동기의 상류(UPSTREAM)에 저장탱크를 놓는 것이 가장 효과적이고, 이 장치에서 가장 온도가 높은 유체가 제일 먼저 저장탱크를 통하게 됨으로써 축열로부터 최대의 방열효과를 얻게 된다. 이것은 저장탱크에서의 부하율을 높이고, 냉동기의 부하를 적게하여 피크기간에 전력요금을 보다 절감 할 수 있다.

열교환기가 조합된 시스템

(4) 루프탑 개조(ROOFTOP RETROFIT)시스템 적용
새로운 냉수코일을 각 루프탑 유니트에 추가 부착시키고, 냉동기와 저장탱크에 배관으로 연결하며, 중 부하 이외 시간의 빌딩부하는 압축기와 냉각코일(DX COOLING COIL)들로 구성된 루프탑 유니트가 만족시키고, 냉동기는 저장탱크를 재 축열하기 위하여 낮은 온도로 운전된다.
피크 시간동안 모든 냉동기를 정지시키고, 저장탱크에 냉각된 브라인이 각 유니트에 추가 부각된 새로운 코일을 통하여 빌딩을 냉방하며, 저장탱크는 지하, 경사면, 또는 구조적으로 충분히 견딜 때 지붕에 설치할 수있다.

열교환기가 조합된 시스템

3. 시공 시스템 선정조건

    3 . 1 설치개요

1) 건 물 명 : 한국전력사무동(KEPCO OFFICE BUILDING)
2) 장 소 : 인천 부평 지점
3) 건물면적 : 30m X 52m = 1,560㎡
(지하1층, 지상4층)
4) 냉방면적 : 2,424㎡(735평) 지상4층
5) 실내냉방조건 : 26。C, DB, 50% RH
6) 운전시간 : - 평일 ; 09:00~18:00(9hr)
- 토요일 ; 09:00~13:00(4hr)
- 기간 ; 6월 ~ 9월
7) 하계월별 냉방 운전시간
6월 : 200hr
7월 : 205hr
8월 : 214hr
9월 : 200hr
8) 1일 최대 냉방부하 : 1,975,000Kcal/Day
9) 시간최대 냉방부하 : 245,000kcal/hr
10) 축 열 율 : 50%

    3 . 2 부하 계산 및 운전 전략

            : CARRIER E20-Ⅱ부하계산 프로그램을 이용하여 부하계산을 하였고, 8월 피크일 부하를 기준으로 운전 전략을 소개한다.

설 계 부 하 (DAY)		운 전 모 드 (TON)
시 간	부 하(TON)	축 열	칠 링	방 열
12-1AM		42.7
1-2		42.7
2-3		42.7
3-4		42.7
4-5		42.7
5-6		42.7
6-7		42.7
7-8		42.7
8-9
9-10	61		35	26
10-11	63		35	28
11-NOON	68		35	33
12-1PM	65		35	30
1-2	77		35	42
2-3	78		35	43
3-4	80		35	45
4-5	81		35	46
5-6	80		35	45
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12		42.7
합계	653	342	315	338

    3 . 3 시스템 전성 및 장비시방

1) 냉동기
-모 델 : 30BKO70
-냉동능력 : 호칭능력 : 70RT
법정능력 : 34.9RT
-브라인온도
축열시 입 · 출구 온도 : 입구 : -2.0。C, 출구 : -5。C
공조시 입 · 출구 온도 : 입구 : 12.7。C, 출구 : 10.3。C
-냉각수 온도
입구 : 32。C, 출구 : 37。C
2) 저장탱크 (STORAGE MODULE)
-모델 : SM407B
-축열용량 : 495Ton-hrs
3)브라인 펌프: 브라인 (REACTOL)직접 순환 방식 채택
-전동기 출력 : 5.5Kw
-유량 : 450~900LPM
-양정 : 22~27M

4) 냉각수 펌프
-브라인 펌프와 동일
5)인벤토리 모듈(INVENTORY MODULE)
- IVM600
6)수액기 (TOPPING RECEIVER)
- TR-30
7) 아이스렌즈(ICE LENS)는 수입 적용하고, 기타는 국산화 함.

    3 . 4 시스템 구성도

4. 시스템의 운전결과

    4 . 1 냉방 및 운전상태

시간대 ＼ 구분	온 도 (。 C)		운 전 상 태 (Kcal / D)			심야이전율 (B/C)	소비전력 (KWh)
	실 내	외 기	주 간(A)	심야(B)	일일(C)
23		27.2		136,036	136,036		71.9
24		27.5		131,249	131,249		70.5
01		27.1		126,874	126,874		68.9
02		27.1		126,635	126,635		68.8
03		27.1		126,400	126,400		68.7
04		27.0		126,165	126,165		68.6
05		26.7		125,930	126,930		68.7
06		26.0		125,695	125,695		68.6
07		27.7
08	28.6	28.4
09	27.1	29.7	100,689		100,689		51.6
10	26.0	30.2	105,067		105,067		53.2
11	25.9	30.9	105,067		105,067		53.2
12	25.9	31.4	105,067		105,067		53.2
13	25.8	32.0	113,823		113,823		56.1
14	26.0	32.6	113,823		113,823		56.1
15	26.0	33.2	113,823		113,823		56.0
16	26.1	33.3	113,823		113,823		55.8
17	25.9	32.7	113,823		113,823		56.0
18
19
20
21
22
TOTAL		985,005	1,024,984		2,009,989	0.51

    4 . 2 냉동기 및 저장탱크 성능(실증시험 실측치)

시간대 ＼ 구분	성 적 계 수 (COP)		저 장 탱 크(Kcal/h)		소비전력(KWh)
	주 간	야 간	주 간	야 간	주 간	야 간
업체표준수치	3.50	2.83	260,000	129,000	55.1	68.8
23		2.82		136,036		71.9
24		2.79		131,249		70.5
01		2.78		126,874		68.9
02		2.78		126,635		68.8
03		2.78		126,400		68.7
04		2.78		126,165		68.6
05		2.77		125,930		68.7
06		2.77		125,695		68.6
07
08
09	3.30		91,934		51.6
10	3.29		96,312		53.2
11	3.29		100,689		53.2
12	3.29		96,312		53.2
13	3.31		122,578		56.1
14	3.31		118,200		56.1
15	3.32		126,956		56.0
16	3.33		131,334		55.8
17	3.32		122,578		56.0
18
19
20
21
22

    4 . 3 실증 시험 측정자료

시간＼구분	열생산량(냉동기)								일일부하량(방내열량)				실 내 온 도 。C	외 기 온 도 。C	냉 동 기 소비전력 (KWh)	시 스 템 소비전력 (KWh)
	주간 (브라인펌프)				야간 (브라인펌프)				(냉수펌프 입출구온도)
	입구	출구	유량	열량	입구	출구	유량	열량	입구	출구	유량	열랑
23					16.0	12.9	784	136,038						27.2	56.1	71.9
24					5.9	2.9	784	131,249						27.5	54.7	70.5
01					-0.1	-3.0	784	126,874						27.1	53.1	68.9
02					-1.1	-4.0	784	126,635						27.1	53.0	68.8
03					-1.3	-4.2	784	126,400						27.1	52.9	68.7
04					-1.5	-4.4	784	126,165						27.0	52.8	68.6
05					-1.7	-4.6	784	125,930						26.7	52.9	68.7
06					-1.9	-4.8	784	125,695						26.0	52.8	68.6
07
08
09	11.5	9.2	784	100,689					11.5	7.1	784	192,623	27.1	29.7	35.5	51.6
10	11.6	9.2	784	105,067					11.6	7.0	784	201,379	26.0	30.2	37.1	53.2
11	11.6	9.2	784	105,067					11.6	6.9	784	205,756	25.9	30.9	37.1	53.2
12	11.6	9.2	784	105,067					11.6	7.0	784	201,379	25.9	31.4	37.1	53.2
13	12.3	9.7	784	113,823					12.3	6.9	784	236,401	25.8	32.0	40.0	56.1
14	12.3	9.7	784	113,823					12.3	7.0	784	232,023	26.0	32.6	40.0	56.1
15	12.4	9.8	784	113,823					12.4	6.9	784	240,779	26.0	33.2	39.9	56.0
16	12.6	10.0	784	113,823					12.6	7.0	784	245,157	26.1	33.3	39.7	55.8
17	12.4	9.8	784	113,823					12.4	7.0	784	236,401	25.9	32.7	39.9	56.0
18
19
20
21
22
평균 및 계	12.03 。C	9.53 。C	784 LPM	109,445	1.81 。C	-1.15 。C	784 LPM	128,123	12.0 。 C	6.98 。C	784 LPM	221,322	26.1	29.5	45.6	61.5
				985,005				1,024,984				1,991,898			774.6	1045.9

5. 시스템 운전비 분석

            : 기존의 비축열 시스템과 대비하여 분석함

    5 . 1 사용전력량 계산

구 분	빙 축 열 시 스 템			비 축 열 시 스 템
	주 간	심 야	총 부 하
6월	233 R / T (282.3KW)	342 R / T (531.8KW)	575 R / T (814.1KW)	575 R / T (684 KW)
7월	266 R / T (322.3KW)	342 R / T (531.8KW)	608 R /T (854.1KW)	608 R / T (723 KW)
8월	311 R / T (376.8KW)	342 R / T (531.8KW)	653 R / T (908.6KW)	653 R / T (814.8KW)
9월	261 R / T (316.2KW)	342 R / T (531.8KW)	603 R / T (848KW)	603 R / T (752.4KW)
계	1,071 R / T (1,297.6KW)	1,368 R / T (2,127.2KW)	2,439 R / T (3,424.8KW)	2,439 R / T (2,974.2KW)
계 약 전 략	77.9KW			118KW

    5 . 2 연간운전비 절감액

구 분	비축열 시스템	빙축열 시스템
냉 동 기	UW50ED X 2대	30BK070 X 1대
기 본 요 금 (원)	4,045원 / KW X 118KW X 12개월 = 5,727,720	4,045원 / KW X (282.3 / 814.1 + 322.3 / 854.1 + 376.8 / 908.6 + 316.2 / 848) X 77.9KW X 0.85 + 400원 / KW X 77.9KW X 0.85 X 8개월 = 616,781
사 용 요 금 (원)	54.5원 / KW X 2,221.8KW X 22일 + 49.6원/KW X 752.4KW X 22일 = 3,484,957	- 주간 61.1원 / KW X 1,297.6KW X 22일 = 1,744,234 - 야간 24.3원 / KW X 2,127.2KW X 22일 = 1,137,201
총 계	9,212,677	3,498,216
연간절감액(원)	-	5,714,461

6. 경제성 분석

   :기존의 비축열 시스템과 비교하여 경제성을 분석함

    6 . 1 투자비 회수기간

구 분	비축열 시스템	빙축열 시스템
냉 동 기	UW50ED X 2대	30BK070 X 1대
초 기 투 자 비	33,800,000	59,100,000
추 가 비 용	-	25,300,000
연 간 운 전 비	9,212,677	3,498,216
연 간 운 전 비 절 감 액	-	5,714,461
투 자 비 회 수 기 간	4.4년

    6 . 2 산출내역

구 분	비축열 시스템			빙축열 시스템			비고
	규격	수량	금액	규격	수량	금액
냉동기	50 R/ T	2	21,460,000	70 R / T	1	16,850,000
냉각탑	100 R / T	1	2,640,000	100 R / T	1	2,640,000	기존이용
냉각수펌프	7.5 HP	2	1,180,000	7.5 HP	2	1,180,000	기존이용
냉수펌프	7.5 HP	2	1,180,000	7.5 HP	2	1,180,000	기존이용
축열 조외				495 Ton-Hr	1	23,551,000
자동제어	수동식	1	2,500,000	자동시	1	6,500,000
수전설비		1	1,800,000		1	1,800,000	기존이용
이윤			3,040,000			5,399,000
계	33,800,000			59,100,000

7. 시험 결과분석

(1) 부하의 심야이전율
: 51 %

(2) 냉동기 운전 COP.

비교항목	축 냉	직 냉
목 표 치	2.83	3.5
시 험 치	2.78	3.3

(3) 열용적 효율 : 91(%)

(4) 야간 축열율 : 100(%)

(5) 저장탱크 손실수두
: 3.8mH20(목표 : 4.5mH20)

(6) 목표달성율은 약 70% 정도이나 자동제어 부분은 연구대상

8. 문제점 및 대책

    8 . 1 성능적인 면

1) 일반 공조용에 비해 증발온도의 저하에 따른 냉동기 COP 감소는 피할 수 없는 사항이므로 최적의 증발온도를 유지할 수 있도록 제어해야 한다.
2) 브라인을 직접 부하측에 열전달시키므로 보다 효율적으로 사용할 수 있으나 부식문제를 고려해야한다.
3) 부식문제가 없고, 가격이 싼 부동액(REACTOL)을 상품화하여 적용한다.
4) 부식문제등을 고려하여 별도의 열교환기를 채용시는 초기 투자비가 상승된다.
5) 용량이 대형화 될 때는 원심식 냉동기를 선정하는 것이 보다 경제적이므로 냉동기 선정에 중요한 풍량과 헤드의 운전점을 유효 적절하게 선정할 수 있는 SOFT-WARE 활용이 필요하며, 저온 성능 및 운전이 보증되어야 한다.
6) 부하에 따른 보다 적절한 부하 제어를 위해 왕복 동식 냉동기에 전자 팽창변(ELECTRONIC EXPANSION VALVE)채용이 요청된다.
7) 시험기간이 우기와 겹쳐 시스템 성능을 충분히 확인할 수 없었으므로 추후 계속적인 시험을 통하여 제품에 반영해야 한다.

    8 . 2 설비구성 미 시공 · 운전면

1) 축열탱크는 현장조건에 맞추어 현장시공이 가능해야 한다.
2) 자동제어 관련 사항
   가. 효율적인 부분부하 제어가 필요하다.
   나. 무인 자동화에 따른 자동제어 가격상승 문제가 있다.
   다. 자동제어에 대해서 고객에게 인식을 고취시켜야 한다.

    8 . 3 요금제도 및 세제 · 금융면

1) 심야시간 확대 적용 : 현행 8시간에서 10시간으로 확대가 요청된다.
2) 심야 전력 요금 체계를 일반전력 대비 차별화가 요청된다.
3) 지원금 및 저리융자제도의 조기채택이 요청된다.

9. 추후계획

1) 자동제어에 관련하여 효율적 부분제어 : 무인자동차, 기상예측 운전등을 연구
2) 자체시험 설비를 시공 완료하여, 단기간으로 인해 정확히 확인 할 수 없었던 유효 열이용율, 열원분하율등을 계속 시험하여 제품에 적용
3) 자체 시험 설비를 통하여 고객에 대한 시스템의 인식 고취
4) 원심식 냉동기(CENTRIFUGAL CHILLER)및 스크류 냉동기(SCREW CHILLER)를 빙축열에 적용
5) 빙축열 시스템의 표준화를 통한 상품화
6) 자동제어 및 시스템 선정용 프로그램 개선
7) 빙축열 시스템을 더욱 효율화시킬 수 있는 COLD AIR SYSTEM 연구.

※ 한국냉동공조기술협회 1991년 2월호