▲ 장한기술 부스전경.

장한기술은 지난 5월13일부터 15일까지 진행된 HVAC KOREA에서 △축열 △태양광·열복합모듈(PVT) △통합배관시스템 등 건물에너지 효율 향상을 위한 솔루션을 전면에 내세우며 재생열에너지시장 대응력을 강조했다.

모듈러 축열시스템으로 시공성·공간효율 확보

모듈러 축열시스템(MTES)은 공장에서 사전에 제작한 후 건설 현장으로 운반해 조립·설치하는 축열설비다. 현장에서 벗어난 공장에서 미리 만들고 현장에서는 작업을 최소화하는 방법이다. 구조와 형태가 간단하고 공정이 간편한 설비다.

또한 현장에서 직면하는 인력 문제와 품질·안전기준 강화, 공사기간 단축, 환경규제, 기술 혁신 등 다양한 과제를 해결하기 위해 개발된 설비로, 기존의 현장 중심 시공 방식이 가진 한계를 보완하고 보다 효율적인 시공환경을 제공한다.

MTES 모듈러 축열시스템은 공기열원 인버터 스크롤 칠러(ATW히트펌프)와 축열관리시스템(BOS), 축열조(TES)를 결한한 시스템이다. 4세대 인버터 압축기를 적용한 LG 인버터 스크롤 칠러/히트펌프는 한층 강화된 냉난방성능을 제공하며 높은 에너지효율을 바탕으로 운전비를 절감할 수 있다. 타사대비 최대 27% 수준의 에너지절감 효과를 기대할 수 있다.

또한 국내 소형 칠러시스템 최초로 난방성능을 강화한 고압식 All Inverter 시스템을 적용해 에너지효율과 부분부하 운전 성능을 크게 향상시켰다. 공랭식 인버터 스크롤 칠러에는 오존층 파괴지수(ODP)가 ZERO인 친환경냉매를 적용해 환경부담을 줄였다.

TES 축열조 'ICESTOR'는 균일한 고밀도 코일 배열배열을 적용해 축열조 설치 면적을 최소화했으며 단위 체적당 높은 전열면적을 확보해 제빙 및 해빙 효율이 우수하다. 20년 이상의 내구성과 긴 수명이 검증됐으며 폴리머 재질을 적용해 부식에 강하고 저온환경에서도 안정적인 성능을 제공한다.

다수의 축열 코일을 연결하는 모듈형 열교환기 구조로 설계돼 개별 점검 및 교체가 가능하며 유지보수비용 절감과 편리한 수리가 가능하다. 내부분배 배관을 효율적으로 설계해 열저장 및 열방출 성능을 극대화했다. 

축열관리시스템(BOS)은 산업 현장의 다양한 설비를 자동으로 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller) 기반 시스템으로, 공기열원 스크롤 인버터 칠러/히트펌프와 순환펌프, 컨트롤밸브, 열교환기, 축열조 등 계측기 및 하드웨어 구성요소와 연동해 안정적인 축열 및 냉난방 공급을 제공한다.

BOS 컨트롤러의 UI(User Interface)는 각 구성요소의 운전상태와 운전현황을 실시간으로 확인할 수 있으며 Modbus 및 RS485 통신 프로토콜을 지원해 BAS 등 외부 시스템과 연동이 용이하다. BOS 펌프는 흡입구와 토출구가 동일 선상에 위치한 인라인 구조를 적용했으며 KS16K 또는 DIN16bar 이상의 설계압력을 만족하는 플랜지를 사용한다. 펌프의 메카니컬 씰은 사용유체, 설계온도(80℃), 설계압력조건을 만족하며 펌프는 소정의 용량 어느 부분에서 연속 또는 단속운전이 되더라도 모터나 베어링이 과열되지 않고 정격전류, 정격출력을 초과하지 않는다.

BOS 열교환기는 부피가 컴팩트하고 열전달 효율이 우수한 판형열교환기(Plate Heat Exchanger)를 적용했다. 내식성이 뛰어난 스테인레스 스틸(STS316L) 재질을 사용했으며 브라인(Brine) 대 물(Water) 방식의 간접 열교환 구조로 설계됐다. 최고 설계압력은 16bar, 오염 여유율은 10% 이상 확보했다.

BOS 컨트롤밸브는 전동 비례제어식(Motorized 3-Way) 방식으로 구성돼 있으며 -25~130℃의 설계온도와 10bar 이상의 설계압력을 만족한다. 또한 50:1 이상의 유량 조절비와 내식성이 우수한 스테인리스 스틸 재질의 밸브 트림(Trim)을 적용해 정밀하고 안정적인 제어가 가능하다.

장한기술의 관계자는 "모듈러 축열시스템(MTES)은 공장에서 사전에 제작한 후 건설 현장으로 운반해 조립·설치하는 축열설비로 냉난방 부하평준(Load Leveling)을 통한 운영비용 절감 및 에너지생산과 소비의 디커플링(Decoupling)을 해소한다"고 밝혔다.

▲ 통합열교환기 'NHX'.

NHX로 통합배관시스템 표준화 구현

장한기술은 차세대 통합열교환기 NHX도 함께 소개했다. NHX는 난방과 급탕배관을 통합하고 기존에 각각 설치되던 난방열교환기와 급탕열교환기를 하나의 유닛으로 일체화해 기계실 공간 활용성과 설치 효율을 높였다. 기존 중앙집중식 4관식 난방방식의 비효율성을 개선한 2관식 배관시스템을 적용해 배관 공사비를 절감하고 배관 수 감소에 따른 열손실 최소화로 에너지효율과 경제성을 극대화할 수 있다.

또한 기존 분리형 구조를 단순화해 유지관리효율을 높였으며 세대별 독립 제어기능을 통해 사용자가 원하는 시점에 난방과 온수를 개별적으로 제어할 수 있다. 용접형 설계를 적용해 내구성을 강화했으며 계절별 난방 전환기와 관계없이 연중 안정적으로 난방 및 온수 공급이 가능해 거주 만족도를 향상시킬 수 있다.

특히 통합 배관시스템에 적용되는 차세대 통합 열교환기(NHX)는 사용 내압 성능이 우수한 브레이징 판형열교환기를 적용해 안정성과 효율성을 동시에 확보했다. 고효율, 고도화된 통합 열교환기 NHX는 기존의 고층부·중층·저층부 중심의 조닝(Zoning)방식에서 벗어나 각 동별 수직 조닝방식을 적용함으로써 동일 용량의 콤팩트 설비유닛 설치가 가능해졌다. 이를 통해 설계·시공·유지관리의 표준화와 간소화를 실현했으며 브레이징 판형열교환기는 최대 40bar의 내압 성능을 지원한다.
 

차세대 통합 열교환기(NHX)는 30만kcal/hr부터 150만kcal/hr까지 10만kcal/hr 단위로 제품을 표준화해 총 10여개의 표준모델로 구성됐다.

장한기술의 차세대 통합 열교환기(NHX)는 집단에너지시설 기준에 맞춰 배관 수의 안정적인 순환과 용존산소 제거를 위한 팽창기수분리기(FX®),그리고 배관 내 이물질 제거를 위한 여과식 수처리장치(mini-USF®)의 연결 포트를 제공한다. 이를 통해 별도의 추가 배관공사없이 안정적이고 효율적인 주배관시스템 유지가 가능하다.
 

장한기술의 관계자는 "통합배관시스템은 난방 및 급탕 배관을 하나로 통합하고 세대별 급탕 열교환기 유닛을 통해 난방과 급탕을 동시에 공급하는 고효율시스템"이라며 "최적화된 NHX는 열교환기와 주요 부품을 패키지화해 난방·급탕 공급 성능의 균일성을 확보하고 집단에너지설비의 표준화와 고효율화를 실현할 수 있다"고 밝혔다.

태양광열복합패널(PVT Hybrid Solar panel)은 태양광으로 전기를 만드는 발전모듈과 태양열을 흡수해 온수를 만드는 집열모듈을 결합해 하나의 패널에서 전기와 온수를 생산하는 하이브리드 패널이다.

일반적인 PV패널은 태양에너지의 약 20%만을 전기로 변환하고 나머지는 대부분 열로 손실된다. PV패널의 발전모듈은 온도가 오를수록 효율이 떨어지는 특성이 있어 손실되는 열이 패널의 성능을 저하시키는 요인이 된다. PVT패널은 PV모듈 뒤에 열교환기를 설치해 버려지는 열에너지를 회수할 수 있다. 이 매커니즘은 열에너지를 회수해 유용한 온수를 생산하고 PV모듈의 작동온도를 크게 낮춰 사용환경과 조건에 따라 전기를 5~15%까지 생산할 수 있다.

PVT패널은 태양광패널과 태양열집열기를 각각 설치하는 것에 비해 최대 40% 더 적은 공간으로 같은 양의 재생에너지를 생산할 수 있어 옥상면적이 제한된 도시의 건물에 큰 이점을 제공한다.

장한기술의 PVT시스템 SolarTherm은 PVT패널에서 생산된 열에너지를 효율적으로 관리하고 활용하기 위한 열관리 솔루션이다. PVT시스템에 필요한 모든 BoS구성요소를 하나의 패키지로 통합해 설계와 설치과정을 간소화하며 공장에서 사전제작하기 때문에 품질과 신뢰성을 확보할 수 있다. 현장의 시공기간을 단축해 비용을 절감하고 안전관리 부담을 경감할 수 있다.

특히 SolarTherm은 PVT패널에서 생산한 열에너지를 저장하고 이를 건물부하에 활용할 수 있도록 연결하는 열관리 솔루션인 만큼 열에너지를 저장하는 드레인백 탱크를 중심으로 열매체를 순환시키기 위한 펌프, 건물의 부하와 연결하기 위한 코일형 열교환기, 이를 제어하는 컨트롤러로 구성돼 있다.

장한기술의 관계자는 "PVT패널에서 생산된 온수(40℃ 이상)를 대량으로 저온수가 필요한 시설인 세탁공장, 식품공장, 온실, 축사, 학교 등에 바로 공급할 수 있다"라며 "PVT패널에서 생산한 열에너지를 여름에는 히트펌프의 응축열을 더해 급탕용 온수로 저장하고 겨울에는 히트펌프의 제상열원으로 사용해 히트펌프의 효율을 높이고 가용시간을 확대하는 시스템"이라고 설명했다. 

특히 "여름에 PVT패널에서 생산한 열에너지를 계간축열(STTES)나 지중축열조(BTES)에 저장하고 겨울에 지열원 또는 수열원시스템의 보상열원으로 사용할 수 있다"고 강조했다.