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박남철 대기자

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태양열 냉난방겸용시스템을 아세요?

에너지경제신문   | 입력 2012.08.29 14:49
홍희기 교수 ㅡ “건설현장의 태양열 설비 설계 시공전 체계적 실습통한 교육 필요”
경희대 인적자원개발센터가 노동부 산하 한국산업인력공단의 지원하에 태양열업체, 건설, 설계사무소를 대상으로 2RT급 태양열 냉난방 겸용시스템과 10RT급 이하의 소형 흡수식냉동기에 대한 교육을 진행하고 있다.  태양열시스템 교육프로그램은 노동부 산하 한국산업인력공단 지원으로 경희대 인적자원개발센터가 지난해 중소기업직원을 대상으로 무료로 개설했으나 올해부터는 초급엔지니어 이상이 무리 없이 수강할 수 있다.  교육은 30일 홍희기 교수의 태양열시스템 개요와 측정실습을 시작으로, 조성구 교수는 태양열설계, 트러블사례, 설계실습, 시뮬레이션에 의한 정밀 설계를 교육했다.

또 31일에는 남영석 교수가 집열기 이론을, 구준모 교수가 태양열시스템 계측, 강용태 교수가 태양열 냉난방시스템 측정·데이터분석과 1일에는 계측시스템 실습과 데이터정리 및 토론으로 이어졌다.  태양열산업의 1세대로 지칭되는 홍희기 교수는 “무한에너지라고 할 수 있는 태양열산업의 기반을 다지기 위해서는 업체별로 기술력이 천차만별로 태양열업계에서 활동하는 직업인이 갖춰야 할 태양열 이론, 설계주의점, 제어 및 운전능력, 시스템평가기술 등 실습을 통한 교육이 필요한 시점”이라고 강조했다. 

특히 시스템 계측과 평가기술은 각사가 만든 시스템에 대해 성능을 보장할 수 있는 능력을 갖추기 위해 필수적인 요소로 경희대 인적자원개발센터 사무실에서 냉난방용으로 활용하고 있는 2RT급 태양열 냉난방 겸용시스템은 교육생들이 현장에서 체험하고 실습해볼 수 있어 살아있는 실습장으로 각광받고 있다.  교육용 태양열 시스템은 선다코리아사가 시스템 설계 및 제작을, 디지털뱅크사가 제어 및 모니터링 시스템을 담당했다. 특히 세계적으로도 첨단기술로 평가되고 있는 10RT 이하는 고가이고 성능유지가 어려워 그동안 축적된 기술로 소형 흡수식냉동기를 제작해 태양열시스템프로그램에 반영했다. 교육용 외에도 센터 사무실의 냉난방용으로 활용해 현재 시스템의 고장진단, 성능평가 및 조언기능의 모니터링 시스템 개발을 목적에 두고 있다.

태양열교육프로그램은 경희대 홍희기교수외 강용태, 구준모, 남영석 교수와 산업계 강사진으로는 조성구(이맥스시스템), 윤장수(에이팩), 박승걸(선다코리아)로 구성돼 체계적인 학문과 산업현장의 생생한 교육이 될 것으로 기대되는데 과정 이수자는 수료증을 발부받을 수 있다.  강제순환형 태양열온수기(집열면적:11㎡)는 이맥스시스템사가 시스템을 설계 제작했다. 디지털뱅크 제어 및 모니터링 시스템은 집열기 4매 이상일 때 경제적·열적 효과가 탁월한 시스템으로 평가됐고 열을 획득하는 실외의 집열기와 일시적으로 열을 저장하는 실내의 축열조가 분리되고 펌프로 열매체를 강제순환시키는 방식이다. 이 설비는 상부집중 가열방식의 축열조를 적용해 성층화가 극대화되고 집열효율 및 태양열공급열량을 증폭할 수 있다.

또 자연순환형 태양열온수기(집열면적:2㎡)는 이맥스시스템이 시스템 설계 및 제작을, 디지털뱅크가 동파방지제어기를 담당했다. 자연순환형은 통상 집열기 3매 이하일 때 적합한 것으로 평가됐고 집열기와 축열조 일체형으로 구성돼 구조가 간단하고 별도의 차온제어기가 필요없고 고장이 거의 없는 것이 장점이다. 특히 추운 겨울철 옥외에 노출된 축열조와 수도배관의 동파를 막기 위해 열선을 감게 되는데 열선에 소요되는 전기요금이 작지 않고 열선의 파손이 동파로 이어지기 때문에 문제점이 노출되고 있으나 이 설비는 축열조에 저장된 온수를 이용한 동파방지기술을 적용해 동파방지문제를 해결했다.

홍희기 교수는 현재 국내에 보급되어 있는 태양열시스템 소형의 경우 집열기의 상부에 축열조가 밀착되어 있는 구조로 자연순환형이며 중대형은 열교환기로 강제순환형이 대부분이다.자연순환형은 간단한 구조와 효율성에도 불구하고 국내에 보급된 상당수의 시스템은 동파문제가 심각한 것으로 알려져있다.  이는 영하로 기온이 내려가면 배관내의 물이 어는 것을 방지하기 위해 배관 주위에 열선의 가열할 수 있지만 빈번한 작동으로 열선이 끊어져 동파로 이어지고 전기사용료가 많은 것이 문제점으로 대두됐다.  

경희대 기계공학과 권재욱, 김종현, 홍희기 교수와 한라엔컴은 혹한기 지역에서 자연순환형 태양열온수기 동파방지를 위한 연구에 착수해 자연순환형 태양열온수기의 옥외배관을 접합시키고 축열조내의 온수를 동파방지의 열원으로 사용하는 배관접합온수 트레이싱법을 제안해 실증실험을 통해 검증했다.  이 밖에도 자연순환형 태양열온수기 동파방지기술과 나선유로에 의한 태양열 축열조 성충화 촉진 등에 실증시험을 연구중에 있다. 홍희기 교수는 태양열온수시스템을 건설현장에 적용하려해도 이에 대한 지식이 매우 빈약해 일반적인 설비와 태양열 설비의 상이점과 설계, 시공에 고려할 수 있는 사항을 체계적으로 교육할 때 그동안 피상적으로 태양열시스템의 선입견을 가지고 있는 엔지니어들을 대상으로 제대로 된 태양열시스템을 주지시킨다는데 목적을 두고 있다.

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