노아코리아(대표 심현미)는 2014년 11월 반도체 검사장비 및 신재생에너지 개발을 목적으로 설립됐다. 조달청을 통해 연구과제 장비를 개발·납품을 해오던 중 2017년부터 히트펌프 개발 및 유통으로 주력사업을 전환해 2018년 심야용 히트펌프보일러 개발을 통해 가시적인 성과를 거두고 있다. 노아코리아의 에버그린은 물대공기, 물대물을 동시에 운전하는 냉·축열 히트펌프로 저온저장고의 냉장과 축열을 통한 난방·온수를 동시에 생산한다. 냉난방(공기·물) 동시운전 시 냉난방 중 한쪽은 폐열을 이용해 운전되며 효율은 COP 4.45(KTL 시험성적서 기준)로 기존 저온저장고 운전효율보다 약 2배 높다.
에버그린은 화석연료가 아닌 전기와 폐열을 사용함으로써 이산화탄소 배출이 적고 화재위험성이 낮다. 또한 연료를 보충하는 번거로움이 없으며 연소장치에서 발생되는 각종 고장에 대한 걱정이 없다.
특히 응축기 팬을 통해 외부로 열을 방출하는 기존 냉동기와 달리 버려지는 응축열을 축열기에 저장함으로써 에너지효율을 증가시켰다.
일반적인 히트펌프시스템은 증발기와 응축기에서 열교환이 일어나 그 열을 냉방 또는 난방으로 활용하지만 에버그린은 기존 히트펌프시스템에 가변 열교환기를 추가하고 사방변 2개를 사용해 냉매의 흐름을 원활하게 만들었다.
이를 통해 증발열량과 응축열량이 차이가 나거나 지속적으로 변하는 환경에서 균형을 유지하게 함으로써 높은 효율의 에너지절감을 가능케한다.
가변 열교환기를 추가하더라도 사이클의 불안정성은 존재하며 또한 취출온도가 –15℃ 이하, 출수온도가 60℃ 이상으로 극한조건으로 운전하는 것은 불가능하다.
이를 해결하기 위해 On/Off제어와 PED제어, 퍼지제어 등을 포함하는 가변 열교환기의 능력제어 알고리즘과 바이패스 알고리즘을 융합해 극한조건의 운전과 사이클의 안정성을 동시에 확보했다.
가변 열교환기기술 적용…효율 22% 향상
에버그린의 △A mode: 동시운전(축열 강화, 봄, 가을, 겨울) △B mode: 축열모드(냉장온도 충족 시) △C mode: 동시운전(냉장 강화, 한여름) △D mode: 냉장모드(축열온도 충족 시) △E mode: 제상모드(외기온도 10℃ 이하, 습도 60% 이상 시) 등 각 운전모드는 외기온도 및 환경에 따라 스스로 변환운전한다.
또한 컨트롤러 관리자모드를 통해 현재 상황을 스캔할 수 있도록 설계해 소비자와 A/S엔지니어의 편리성을 도모했다.
기존 저온저장고 운전효율대비 약 2배 높은 운전효율이 특징으로 폐열을 사용하기 때문에 초절전운전이 가능하다.
한국산업기술시험원(KTL)에서 받은 에버그린의 시험성적서에 따르면 능동절환 열교환기술로 통합효율(냉장+난방)을 높여 동시운전 시 냉장(2.95kW)과 난방(2.7kW)을 합산한 결과보다 45%의 소비전력(3.1kW)이 절감된다.
또한 냉장·난방 동시운전 시 냉방에서 COP 4.85, 난방운전 시 난방표준온도 7℃에서 COP 2.89, 냉방운전 시 냉방표준온도 35℃에서 COP 1.98 등 성능을 인증받았다.
노아코리아의 관계자는 “실운전조건에서 2년간 진행한 자체실험 결과 가변 열교환기술의 유무에 따라 통합효율이 COP 3.81에서 COP 4.85로 22% 증가하는 것을 확인했다”라며 “또한 더운 여름철 가변 열교환기술을 응축기로 추가하면 과냉각기 역할을 수행해 부족한 냉방능력을 보충할 수 있다”고 밝혔다.
저온저장고 공간·에너지비용 절감
에버그린은 저온저장고와 난방이 필요한 농막을 비롯해 저온저장고와 온수가 필요한 축산농가, 원예농가, 하우스농가 등 난방 및 온수가 필요한 모든 현장에서 활용가능하다.
현재 소비자들은 실외기, 난방에 필요한 전기·기름보일러를 각각 설치하는 불편을 겪고 있으며 이 모든 장비는 열효율이 낮은 제품들이어서 에너지비용 역시 높은 상황이다.
에버그린은 폐열을 활용한 안정적인 냉난방 동시운전기술이 적용돼있어 농축어민, 화훼농가, 저온저장고를 이용하는 상업시설에서는 실질적인 설비비, 냉난방비 절감효과를 누릴 수 있다. 또한 전기사용 절감, 화석연료 사용 저감으로 인한 환경개선 효과도 기대할 수 있다.
기존 동시운전제품의 경우 동시운전을 위해서는 반드시 3개 이상의 냉매배관을 연결해야 하며 실외기와 직결된 배관에 냉매분배 밸브모듈을 설치해야 한다.
반면 에버그린은 실내기 냉난방절환이 필요치 않으며 동시형 운전이 가능하면서 시스템 구성의 단순화를 실현했다.
동시운전을 통해 폐열회수 및 저장 시에도 기존 히트펌프와 동일한 2배관 시스템이며 복잡하고 값비싼 밸브모듈을 설치할 필요가 없다.
특히 기존의 동시형 모델은 단일모드 사용 시 일반형 히트펌프와 동일한 사이클을 형성하며 폐열을 회수할 수 없다. 뿐만 아니라 모든 냉매가 밸브모듈을 통과함으로써 상당한 압력손실이 발생하며 이는 동일한 운전조건에서 일반형 히트펌프보다 낮은 운전효율로 이어진다.
에버그린은 폐열회수가 기본인 제품으로 일부 특수한 상황에 한해 단일 운전모드 설정이 가능하다. 그러나 이러한 경우에도 냉매의 흐름을 저해할 요소가 없어 운전효율감소로 이어지지 않는다.
콜드체인시장 진입 신제품 개발 추진
노아코리아는 6.6~16m² 크기의 저온저장고가 가장 많은 점을 감안해 1차로 3HP 에버그린을 대량 양산했으며 실내기 사이즈조절을 통해 맞춤 적용 가능하다.
국내 저온저장고는 이미 2000년대 초반부터 보급되기 시작해 현재는 5만여곳에 신규설치되고 있다. 20만곳 이상으로 추산되는 교체시장까지 더하면 상당한 시장수요가 예상된다.
노아코리아는 농식품부 신기술(NET)등록을 통해 우선구매대상 선정에 주력하고 있다. 현재 에버그린은 냉장과 난방이 동시에 필요한 특수한 환경에 적용되고 있는 만큼 노아코리아는 시장에서 가장 주목받고 있는 콜드체인시장 진입을 위한 항온·항습이 가능한 에버그린 2 개발을 진행하고 있다.
또한 농가에서 가장 많이 사용하는 저온저장고와 건조기를 동시에 운전할 수 있는 제품도 개발하고 있다. 이와 함께 급랭이 가능한 냉동고까지 온도 범위를 확대하고 자연냉매 도입으로 해외시장 진출도 목표로 하고 있다.
