LG전자는 6월22일부터 24일까지 휘닉스 평창에서 개최된 대한설비공학회(회장 강용태) 2022년 하계학술대회에서 다양한 냉동부하에 대응 가능하도록 구성된 고단측 냉동시스템을 캐스케이드 전용 냉동시스템과 아이스빌더 전용 냉동시스템으로 분리해 냉동성능을 비교한 내용을 발표했다.
정광주 LG전자 에어솔루션사업부 책임은 “현재 대부분의 연구동향은 캐스케이드 냉동시스템을 구성하는 저단부와 고단부 냉동기의 냉매 특성에 대한 연구와 캐스케이드 열교환기 효율향상 부분에 집중됐다”라며 “식품산업 공정에 폭넓게 적용된 캐스케이드 냉동시스템과 다양한 저온을 요구하는 공정환경을 분석해 에너지효율적인 시스템구성에 대한 방안과 냉매별 에너지절감효과를 제시했다”고 밝혔다.냉동식품 제조과정 중 급속동결 시에는 –50℃~-40℃의 냉매 증발온도가 필요하며 단단압축 시에는 냉동용량 확보가 어려워 시스템구성에 한계가 생기므로 다단압축사이클 또는 캐스케이드 냉동시스템을 적용해야 한다.
캐스케이드 냉동시스템은 저온환경을 요구하는 냉동식품 산업공정에 폭넓게 적용되며 캐스케이드 냉동시스템만으로 다양한 온도환경에 대응하도록 시스템을 구성하는 것이 보편적이다.
캐스케이드 냉동시스템에서 고단측 냉동기는 저단측 냉동사이클을 유지하기 위한 역할뿐만이아니라 고단측 냉동용량을 증가시켜 다양한 온도환경의 냉각부하 처리가 가능하도록 역할을 확대해 0℃~-10℃ 저온냉동창고와 0℃~1℃ 냉수를 제조하는 아이스빌더를 냉각한다.
특히 아이스빌더는 식품공정에서 냉각·냉장창고와 작업장 온도유지 등 다양하게 활용되며 냉각부하 비중이 높은 설비다.
LG전자는 전형적인 캐스케이드시스템에서 아이스빌더의 1℃냉수 생산에 –12℃의 캐스케이드 고단측 냉매를 활용하는 것이 에너지 측면에서 비효율적이다. 때문에 다양한 냉동부하에 대응 가능하도록 구성된 고단측 냉동시스템을 캐스케이드 전용 냉동시스템과 아이스빌더용 냉동시스템으로 분리해 Mollier 선도로 냉동성능과 에너지효율성을 비교분석했다.
정광주 책임은 “아이스빌더 전용 냉동시스템 구성에서 기존 –12℃의 증발온도를 –3℃로 변경해 냉동사이클을 유지할 경우 각 냉매 R507·R404a·R134a 모두 COP가 향상됐으며 에너지절감률은 각각 35%, 25%, 30%였다”며 “캐스케이드 냉동시스템에서 고단측 냉동기가 다양한 냉동부하에 대응 가능하도록 용량 확대 시 캐스케이드 콘덴서와 다른 설비의 온도영역을 고려해야 한다”고 밝혔다.
이어 “온도영역 차이가 큰 경우 시스템을 이원화하는 편이 에너지절감에 효과적이다”라고 덧붙였다.
