폐열로 115℃ 공정열 공급...산업용 히트펌프 활용 폭 넓힌다
40℃ 저온폐열 활용...에기평, 대용량·맞춤형 기술 지원 추진
[수소신문] 공장에서 버려지는 열을 최대 115℃의 고온 열원으로 바꾸고, 활용이 어려웠던 40℃ 수준의 저온폐열까지 냉난방에 이용하는 국내 히트펌프 기술이 주목받고 있다. 산업 공정에 필요한 열을 공급하는 동시에 미활용 열의 회수 범위를 넓혀 에너지 소비와 탄소배출을 줄일 것으로 기대된다.
LG전자가 개발한 무급유 산업용 히트펌프는 폐열과 전기를 활용해 고온의 열을 공급하는 기술이다. 에기평에 따르면 약 90℃ 수준이던 기존 산업용 히트펌프의 출수 온도를 100℃ 이상, 최대 115℃까지 높였으며 냉방용량 기준 최대 1000RT의 대용량을 구현했다.
화석연료를 태워 열을 생산하는 대신 버려지는 열을 회수하고 전기에너지를 투입, 산업 공정에 필요한 온도로 끌어올리는 것이 기술의 핵심이다. 출수 온도를 높임으로써 고온 열원이 필요한 공정으로 적용 범위를 넓힐 수 있다.
이 시스템은 현재 제지공장의 종이 건조 공정에 도입돼 실증 운영 중이다. 연구개발 단계에서 확보한 성능을 실제 생산공정에서 검증하는 과정으로, 향후 화학·정유 등 다른 산업현장으로의 활용도 기대된다.
기계연구원의 기술은 저온폐열 활용에 초점을 맞췄다. 40℃ 수준의 폐열로 구동되는 화학흡착식 히트펌프와 전기화학적 압축기 핵심기술을 개발해 전력 사용을 줄이는 방식이다.
화학흡착식 히트펌프에는 구동에 필요한 열원 온도를 기존 70℃에서 40℃ 이하로 낮출 수 있는 흡착재를 적용했다. 여기에 소음과 진동이 거의 없는 전기화학적 압축기를 결합해 전력 소비를 낮추도록 했다.
에기평은 이같은 성과를 바탕으로 내년 자연냉매를 적용한 대용량·대온도차 히트펌프와 산업현장 맞춤형 설계·운용 기술개발 지원을 추진할 계획이다.
'자연냉매 적용 친환경·대용량·대온도차 산업용 히트펌프 기술개발'은 해수열·수열·산업폐열 등 미활용 저온 열원을 이용해 산업시설과 지역난방에 10MW 이상의 열을 공급할 수 있는 대용량 히트펌프 개발을 목표로 한다.
함께 추진할 '산업 공정열 전기화를 위한 히트펌프 설계·운용 플랫폼 기술개발'은 업종과 공정마다 다른 열 수요와 운전 여건을 반영하는 데 초점을 맞춘다. 각 현장에 적합한 히트펌프를 설계하고 효율적으로 운영하는 기술을 확보한다는 구상이다.
이승재 에기평 원장은 "이번 선정은 국내 히트펌프 기술의 발전 가능성을 보여주는 뜻깊은 성과"라며 "친환경·대용량 히트펌프와 산업현장 맞춤형 설계·운영 기술 등 실질적인 에너지 절감과 탄소배출 감축에 기여할 수 있는 연구개발을 적극 지원하겠다"고 밝혔다.