버려진 배기열 70% 회수, 에너지 절약 ‘공기조화장치’로 실현

공기조화란 공기의 온도, 습도, 기류, 환기, 청정도를 사용목적에 따라 가장 알맞은 상태로 조절하는 것을 말한다. 공기조화장치는 공기의 가열 및 냉각에 의한 온도제어와 공기의 가습 및 감습에 의한 습도제어, 기류속도, 기류분포, 청정도 제어를 통하여 쾌적한 실내환경을 얻을 수 있는 설비다.

‘플라스틱 열교환기’ 열의 70% 회수, 냉난방 에너지 절약
충남대학교 BK21 메카트로닉스 사업단 (열공학실험실)(www.cnu.ac.kr/~heatlab/유성연 책임교수/이하 열공학실험실)은 친환경·에너지 절약형 공기조화시스템의 개발과 대부분을 수입에 의존하고 있는 공기조화장치의 국산화를 목표로 설립됐다. 현재 배기열 회수용 플라스틱 열교환기 및 이를 이용한 환기장치, 에너지 절약형 공조기, 냉방부하 예측을 이용한 냉방시스템 최적제어 기술 등을 개발하고 있다.
특히 세계 최초로 열전달 촉진기술을 접목하여 자체 개발한 ‘플라스틱 열교환기’를 이용해 환기장치에서 나가는 열의 70%를 회수해 쓸 수 있는 기술을 개발, 5건의 국내특허를 등록하고 1건의 국제특허를 출원했다. 플라스틱 열교환기는 대부분 수입에 의존하고 있는 알루미늄 열교환기에 비해서 열성능이 우수하고 제조가격이 훨씬 저렴하며 일본에서 주로 사용하고 있는 종이 열교환기에 비해서 내구성이 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있다. 이러한 ‘플라스틱 판형 열교환기에 관한 연구’로 지난 대한설비공학회에서 학술상을 수상하였으며, 뉴스피플지 선정 공기조화 부문 대한민국혁신경영인 대상을 수상하였다.
현재 (주)가교테크와 함께 상용화를 추진하고 있는 유성연 교수는 “환기장치와 배기열 회수용 열교환기의 수입 대체와 수출을 기대할 수 있습니다”라며 “대부분 버려지고 있는 막대한 양의 주거용과 상업용 건물의 환기 배기열을 회수하여 냉난방 에너지를 절약할 수 있습니다”라고 말했다.
또한 열공학실험실에서는 기존의 공조기에 플라스틱 열교환기 기술을 접목하여 냉방에너지를 30% 이상 절약할 수 있는 에너지 절약형 공조기를 개발하고 있다. 이는 냉각공기와 재가열 공기 사이에 열교환기를 사용하여 열 교환을 시켜 냉각에너지와 재가열에너지를 동시에 줄여 이중의 에너지 절약효과를 얻을 수 있는 기술이다. 이러한 장치는 세계적으로 아직 적용된 사례가 없으며, 유성연 교수 연구팀은 이에 대한 기초연구를 수행하여 에너지 절약 가능성을 검증하고 특허를 등록하였다.

한편 유성연 교수가 개발하여 (주)가교테크에 기술이전한 ‘냉방부하 예측을 이용한 냉방시스템 최적제어 기술’이 현대건설에서 시행한 기술개발경진대회에서 은상(설비분야 1등)을 수상하였다. 유 교수가 개발한 기술은 운전자가 건물의 시간별 냉방부하 수요 패턴을 사전에 예측할 수 있도록 해주고, 예측된 냉방부하를 바탕으로 시간별, 계절별로 달라지는 전기 및 가스 요금을 고려한 시스템 운전 전략을 수립할 수 있도록 안내해 줌으로써 냉방시스템의 효율적인 운전과 에너지 절감을 가능하게 해준다. 본 기술은 ‘외기온도와 습도 예측 기술’, ‘냉방부하 예측 기술’, ‘냉방시스템 최적제어 기술’로 구성되어 있다. 이 기술을 토대로 개발한 프로그램을 BEN(Building Energy Navigator)이라 명명하고 대덕연구단지 연구소의 냉방시스템에 적용하여 시범 운영 중에 있으며, 국회의원회관에도 적용할 예정이다. 유성연 교수는 (주)가교테크, (주)지아노니두발, (주)장한기술, (주)해팍이엔지 등과 함께 산학협력으로 우수한 기술을 개발하고 있으며, 이러한 업적을 인정받아 세계적인 인명사전인 ‘Who’s Who in the World’와 과학기술인명사전인 ‘Who’s Who in Science and Engi neering’에 10년째 등재되고 있다.

공동취재단 blend0105@sisamagazine.co.kr

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