산업 현장 맞춤형 친환경 열공급 기술 개발돼

[산업일보]
산업 현장은 대부분 화석연료 기반 보일러에 의존하고 있으며, 사업장별 조건에 적합한 열설비를 객관적으로 판단할 수 있는 도구가 부족했다. 또한 고온 히트펌프는 충분한 열원이 필요하지만, 실제 산업 현장에서는 활용 가능한 폐열이 부족해 적용에 한계가 있었다.

한국기계연구원(이하 기계연) 탄소중립기계연구소 박창대 책임연구원 연구팀은 산업용 열공급설비 최적 설계플랫폼 ‘iTOP(Industrial Thermal energy Optimization Platform)’과 태양열 히트펌프 기반 산업용 열공급 시스템 ‘SoHProtes(Solar Heat pump industrial Process Thermal Energy System)’를 개발하고 실제 산업 현장 실증을 완료했다.

iTOP은 사업장의 위치, 부지 면적, 필요 온도, 열 사용량, 폐열 유무, 부하 패턴 등 조건을 입력하면 21종 이상의 열공급 설비를 동시에 비교·분석하는 설계플랫폼이다. 가스보일러, 전기보일러, 전극보일러, (고온) 히트펌프, 태양열 시스템, 열병합설비 등을 대상으로 동적 성능 시뮬레이션과 경제성 분석을 수행해 최적 설비 조합과 공정설계 결과를 제공한다.

함께 개발된 SoHProtes는 태양열 집열기를 고온 히트펌프의 열원으로 활용하는 산업용 열공급 시스템이다. 폐열이 없거나 부족한 사업장에서도 60℃ 이상의 열에너지를 공급할 수 있으며, 태양열이 부족한 시간에는 축열조와 히트펌프를 연계 운전하는 하이브리드 제어를 적용해 연중 안정적인 열공급이 가능하도록 했다.



해당 기술은 산업 현장의 열설비 도입 과정에서 발생하는 과대·과소 설계와 투자 리스크 감소에 도움을 줄 전망이다.

iTOP은 수요처 조건에 맞는 설비 종류와 용량을 데이터 기반으로 제시해 경제성을 사전에 검토할 수 있도록 지원한다. 또한 SoHProtes는 태양열과 히트펌프를 결합해 폐열이 부족한 환경에서도 탄소중립형 열공급이 가능하다는 점에서 기존 설비와 차별성을 가진다.

기계연 박창대 책임연구원은 “iTOP과 SoHProtes는 산업 현장에 최적화된 열공급 시스템을 설계하고 실제 고온 열에너지 공급까지 가능한 통합 솔루션”이라며 “화석연료 의존도가 높은 산업 열에너지 분야의 탄소중립 실현에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.