콜드체인 관리 솔루션 ‘쿨리닉’을 운영하는 프리즈(대표 이승용)는 지난 10일 저온저장고 증발기에 생기는 성에를 인공지능을 활용해 효과적으로 제거하고 에너지를 70% 이상 절감할 수 있는 ADS(A.I. Defrost System)를 공개했다.
ADS는 저온저장고 내부 증발기 후면에 장착돼 성에(상)을 모니터링하고 이를 인공지능이 판단해 제상작업을 수행하는 시스템으로 기존 제상방식과 다른 방식으로 성능과 친환경 두 마리 토끼를 잡는 데 성공했다.
저온저장고는 식품, 의약품, 혈액, 화훼류 등 낮은 온도로 제품을 보관하는 상황에 필수적이며 국내 약 150만대 정도가 운영되고 있는 것으로 추산된다. 저온저장고의 저온유지는 내부에 장착된 증발기(쿨러)를 통해서 이뤄진다. 증발기는 공기를 순환시키기 위한 팬(Fan)과 열교환을 위해 차가운 냉매가 흐르는 코일이 합쳐진 형태로 공기가 코일에 6~10mm 간격으로 세워진 알루미늄판을 통과하며 내부의 온도가 떨어지게 된다.
차가운 금속에는 수증기가 달라붙기 쉬우므로 영하의 온도인 코일과 알루미늄판은 수증기가 달라붙어 성에가 생긴다. 누적된 성에는 증발기의 공기흐름을 방해해 냉동기에 문제를 일으키고 저온저장고 온도를 상승시켜 보관제품의 품질을 위협한다.
기존 저온저장고 제상방법·방식 및 장단점
저온저장고 운용에 있어 제상작업은 필수이며 제상은 성에를 녹이는 수단에 따른 제상방법과 제상작업의 시작과 종료를 판단하는 제상방식으로 이뤄진다. 제상방법은 대표적으로 전열(히터)제상, 살수제상, 핫 가스제상이 있으며 제상방식은 크게 타이머방식과 센서방식으로 나뉜다.
제상방법 중 전열제상은 증발기 코일에 히터를 삽입해 열로 성에를 녹이는 방법으로 가장 보편적이다. 저렴하고 유지관리가 쉽다는 장점이 있으나 낭비되는 에너지가 크고 히터로 인해 제품 보관품질에 악영향을 미친다는 단점이 있다.
살수제상은 물을 뿌려서 성에를 제거하는 방법으로 중대형 저온저장고에 많이 사용한다. 에너지낭비가 적어 친환경적이지만 살수를 위한 물탱크 등 초기비용이 비싸고 수분이 냉동기 사이클에 유입될 위험성이 있다.
핫 가스제상은 성에를 없애는 가장 효율적인 방법으로 여겨지나 높은 초기비용과 고난이도의 기술력으로 인해 보편화되지 못했다. 또한 같은 배관에서 고압과 저압을 사용하면서 압력 및 온도 차이로 문제가 발생하고 제상작업과 동시에 냉동기가 가동돼야 하므로 제상시간이 늘어난다는 단점이 있다.
이외에도 해외에서는 제상작업 시 송풍구를 차단하는 방법을 차용하고 있으나 제상문제 중 일부만 해결할 수 있는 수준으로 근본적인 해결책이 되지 못하고 있다.
제상방식 중 타이머방식은 정해진 주기에 따라 정해진 시간 동안 제상을 한다. 예를 들면 240분 주기, 제상작업 시간을 30분으로 설정하면 4시간마다 30분씩 제상작업이 진행된다.
그러나 타이머방식은 온·습도 또는 성에가 붙어있는 정도 등을 고려하지 않고 주기적으로 제상이 진행되는 문제점을 지닌다. 만일 성에가 없는 상태에서 전열제상으로 주기가 도달해 제상작업이 가동되면 저온저장고 온도가 상승하며 에너지도 낭비된다.
센서방식은 △성에의 두께를 적외선으로 판단하는 적외선센서방식 △공기의 흐름을 감지하는 풍량 센서 방식 △압력을 감지하는 압력 센서 방식 등 다양한 방식이 있다. 다만 센서의 방식에 따라 이물질, 노화, 변수, 제약 등 많은 한계점을 지녀 명확한 솔루션이 없는 실정이다.
이처럼 다양한 제상방법과 방식이 있으나 제상이 필요하지 않은 순간에 제상작업이 이뤄지거나 제상이 필요한 순간에 제상작업이 진행되지 않는 공통된 문제점을 지닌다. 이에 따라 저온저장고 온도 상승, 보관제품의 품질 저하, 냉동기 가동시간 증가로 인한 에너지낭비, 흡입압력 저하 및 토출가스 온도 상승 등이 발생해 해결방안이 요구되고 있다.
신개념 A.I 제상시스템 ADS
프리즈는 효율적인 제상을 위해 제상시점을 최적화하는 시스템 ADS를 공개했다. 인공지능이 제상작업 여부를 판단할 수 있도록 -60℃의 저온저장고 내부에서도 구동 가능한 카메라로 특허를 받았으며 성에가 쌓인 정도를 직접 모니터링 할 수 있도록 했다.
또한 영상정보 및 온·습도 등의 데이터를 기반으로 연산해 수치화한 ADS 수치를 통해 ADS 수치가 쌓이면 AI가 판단해 제상작업을 시작하고 성에가 제거돼 수치가 떨어지면 제상을 종료한다. 이에 따라 상황에 맞게 필요한 만큼 제상작업이 진행되므로 ADS는 불충분한 제상에 의한 보관제품의 품질저하 문제 또는 과도한 제상으로 인한 에너지낭비 등의 문제를 극복했다.
프리즈의 관계자는 “성에가 누적된 상황은 눈으로 보는 것이 가장 정확하다”라며 “ADS 시스템은 가장 정확한 확인 방법인 사람의 눈을 카메라가 대신하고 성에의 누적정도는 데이터를 통해 AI가 판단함에 따라 적재적시에 제상작업을 수행하도록 개발됐다”고 밝혔다.
국내 약 150만대의 저온저장고가 사용하는 에너지는 모두 약 9.9m²(3평)의 저온저장고로 가정하면 매년 36억kW의 에너지를 소모하고 전기요금은 약 3,600억원에 달한다. 저온저장고 모두에 ADS 시스템을 적용하면 연간 약 19억8,000만kW의 에너지를 절약할 수 있고 1,045톤의 탄소가 절감되며 전기요금은 1,980억원이 줄어드는 효과를 볼 수 있다.
프리즈는 ADS시스템, 온도 모니터링, 냉동기 이력추적, 긴급 A/S 매칭까지 한번에 해결할 수 있는 쿨리닉 통합 모니터링 솔루션을 제공한다. 편리한 솔루션을 기반으로 저온저장고 설비 유지 및 보수 비용과 에너지 소모를 획기적으로 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
유정현 프리즈 이사는 “ADS는 하드웨어, 인공지능, IoT가 융합한 형태의 솔루션으로 기존 제상으로 인한 에너지낭비와 기업들의 냉동기 관리비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것”이라며 “쿨리닉은 냉동공조 산업영역과 IT를 잇는 독보적인 존재가 될 것”이라고 말했다.
한편 프리즈의 ADS시스템은 오는 10월18~21일간 킨텍스에서 열리는 한국국제냉난방공조전(HARFKO)에서 만나볼 수 있다.
