김병균 댄포스 어플리케이션 엔지니어링 매니저는 ‘글로벌 CO₂냉동냉장기기 보급현황’을 주제로 현재 댄포스에서 실험 중인 CO₂냉매를 사용한 댄포스 부문 통합시스템(Danfoss Sector integrated system)적용사례를 공개했다. 댄포스는 덴마크 노드버그(nordborg)지역에서 365일 운영하는 슈퍼마켓을 설계·운영하며 실제 고객사에게 인사이트를 제공하기 위해 연구를 진행하고 있다. 댄포스 부문 통합시스템이 주목하는 분야는 △에너지절감(Reduce energy) △에너지 재사용(Reuse energy) △녹색에너지 자원(Resource green energy) 등이다.
에너지절감은 고효율 기자재 사이클을 구축해서 달성하는 경우가 많다. 에너지 재사용은 난방과 많은 관련이 있는데 댄포스는 최근 물배관 쪽에서 에너지를 절감해 재사용하는 잠재력에 주목하고 있다. 마지막으로 녹색에너지자원은 건물설계단계부터 태양광과 풍력 등을 활용하는 방식으로 추구한다.
댄포스 부문 통합시스템은 △냉동부문(Cooling grid) △난방부문(Heating grid) △전력부문(Electrical grid) 등으로 섹터를 구분해 3가지 부문의 에너지를 유기적으로 활용하는 시스템을 구축한 것이 특징이다. 댄포스 부문 통합시스템을 적용 시에는 기존 HFCs냉동기 설치때보다 높은 COP를 보이는데 그 이유는 섹터별 유기적인 에너지 활용설계 덕분이다.
COP고려한 차별화된 설계 CO₂설비 적용 중요
김 매니저는 “CO₂설비 적용 시 초기투자비가 많이 들어가기 때문에 장애물이 되고 있다”라며 “아시아는 유럽과 다른 기후 및 산업환경으로 유럽에서 통용되는 ROI계산과 너무나 다른 결과값이 나오기 때문에 특수한 고효율장비개발이나 원가절감 방안을 고민해야 한다”고 설명했다.
현재 일반적으로 사용 중인 R404A냉매를 적용한 단단압축사이클(Compound Compression Cycle)의 중온에서 COP는 1.61~1.65이며 저온에서는 1.1정도로 확인된다.
김 매니저는 “CO₂설비는 단단압축사이클을 설정할 수 없지만 만약에 설정한다고 가정했을 때 외기온도 32℃에서 가스바이패스 CO₂부스터시스템의 COP는 중온은 1.65, 저온은 0.9정도를 보인다”라며 “결국 큰 투자비용을 적용했음에도 COP는 하락해 기업이 쉽게 도입을 고민할 수 없는 것이며 이를 해결하기 위해 이젝터(Ejector)나 패러렐압축기를 적용하는 차별화된 설계가 필수적”이라고 설명했다.
가스바이패스 CO₂부스터시스템의 COP를 100%라고 설정했을 때 패러렐압축기인 IT압축기 장착 시 에너지가 10%정도 절감돼 COP가 12%정도 상승되며 고압가스(HP)이젝터와 IT압축기를 함께 장착하면 COP가 25% 상승된다.
김 매니저는 “현재 댄포스에서는 가스바이패스 CO₂부스터시스템에서 고압가스(HP)이젝터·액체냉매(LE)이젝터 및 IT압축기를 함께 장착한 시스템을 선보이고 있다”라며 “이러한 차별화된 설계가 적용돼야 기본적인 가스바이패스 CO₂부스터시스템에서 약 31% COP가 상승돼 효과적인 에너지절감을 달성할 수 있다”고 강조했다.
