한국기계연구원 히트 펌프 열공급 솔루션 개발…"9월 연구원 창업"

한국기계연구원이 산업현장에 최적화한 열공급 시스템 설계와 고온 열에너지 공급 기능을 갖춘 통합 솔루션을 개발했다. 오는 9월 연구원 창업도 준비 중이다. 박창대 기계연 탄소중립기계연구소 책임연구원 연구팀은 산업용 열공급설비 최적 설계플랫폼 '아이톱(iTOP)'과 태양열 히트펌프 기반 산업용 열공급 시스템 '소프로테스(SoHProtes)를 개발, 산업 현장 실증을 완료했다고 22일 밝혔다. 연구팀은 김포 소재 식품가공 공장에 300kW급 시스템을 설치, 1년 이상 현장 적용성을 검증했다. 박창대 책임연구원은 "실증 결과 성능이 좋아 지난 해 말 창업을 결심했다"며 "현재 창업을 위해 행정적, 기술적인 부분을 준비 중이다. 오는 9월 법인을 설립할 예정"이라고 말했다. 연구팀이 개발한 '아이톱'은 사업장 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. 또 '소프로테스'는 태양열 집열기를 고온 히트펌프의 열원으로 활용하는 산업용 열공급 시스템이다. 폐열이 없거나 부족한 사업장에서도 60℃ 이상의 열에너지를 공급할 수 있다. 태양열이 부족한 시간에는 축열조와 히트펌프를 연계 운전하는 하이브리드 제어를 적용해 연중 안정적인 열공급이 가능하도록 했다. '소프로테스' 실증 결과 기존 산업용 가스보일러 대비 탄소배출량을 약 44% 줄일 수 있다. 1t/h급 가스보일러를 대체할 경우 4,000톤 이상의 이산화탄소 감축 효과와 3.01년이면 투자 회수가 가능할 것으로 전망했다. 또 균등화열생산단가(LCOH)는 0.079 $/kWh로 LPG 보일러(0.17 $/kWh) 대비 54% 수준에 불과했다. 연구팀은 '소프로테스' 도입후 연간 열공급 운영비가 기존 LPG 보일러 대비 약 53% 절감(15,322,095원 → 7,020,034원)되는 것도 확인했다. 박창대 책임은 "성능이 좋은 이유는 저온열을 태양열로 공급하기 때문"이라며 "다만, 설치비가 기존 대비 훨씬 많이 든다. 전체 설비비의 절반이 태양열 집열기가 차지한다"고 설명했다. 박 책임은 "히트펌프는 에너지 절감과 친환경 탄소중립 전환을 목적으로 정부에서도 보급을 독려하는 품목"이라며 "3년이면 투자회수가 가능할 것"이라고 전망했다.