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산업용 히트펌프 시험대서 160°C 측정…석탄 대체 실적은 아냐
이도현 기자
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산업용 고온 히트펌프 시험대에서 최대 160°C 공정 증기와 가압 온수를 분석했다. 이 수치는 시험대의 측정 범위로, 상용 설비가 석탄 보일러를 대체해 운전한 실적은 아니다.
독일 프라운호퍼 태양에너지시스템연구소(Fraunhofer ISE)는 10월 7일 FernWP 프로젝트의 실험실 시험대에서 산업 공정용 히트펌프의 고온 운전을 분석했다고 밝혔다. 시험대는 히트펌프의 설계와 운전 조건을 살피기 위한 장비다.
연구소가 살핀 과제는 최고 온도뿐 아니라 열원과 부하, 운전 방식이 달라져도 공정 증기나 가압 온수를 안정적으로 공급하는 것이다. 냉방·건물용 부품을 단순히 키우는 것만으로는 부족하며 열원과 냉매, 열교환기, 배관 연결, 제어를 함께 설계해야 한다고 설명했다.
시험대 연구는 부탄을 냉매로 쓰는 히트펌프에 집중했다. 부탄은 가연성이 있어 안전과 설치 조건도 검토 대상이다. 연구소는 측정 데이터를 제조사와 열교환기 개발자가 고온·대용량·변동 운전에 맞는 부품을 설계하는 데 활용할 수 있다고 밝혔다.
이번 시험대의 160°C와 기존 논문의 실험 수치는 서로 다른 정보다. 세바스티안 벤케르트(Sebastian Benkert) 등 연구진이 발표한 n-부탄 시험 벤치 논문은 열원 온도에 따라 최대 120°C와 최대 125kWth를 제시했다. 논문은 가압수 가열과 습증기·건증기 운전을 평가했으며, 이 수치를 2026년 발표된 시험대의 성능 결과로 볼 수는 없다.
산업 공정열은 공정마다 요구 온도와 압력, 부하가 다르다. 따라서 시험대의 최고 측정 온도만으로 실제 공장 적용성이나 경제성을 판단하기 어렵다. 이번 발표에는 히트펌프의 성능계수(COP), 설치 비용, 석탄 대비 비용, 배출 감축량이 제시되지 않았다.
프라운호퍼 ISE는 별도로 2023년부터 지역난방망의 대형 히트펌프 5기를 모니터링하고 있다. 이는 실제 지역난방 설비의 운전 자료로, 산업용 고온 시험대 연구와는 별개다. 두 결과를 합쳐 산업용 히트펌프의 상용 성과로 해석할 수 없다.
화학 공정에 고온 히트펌프를 통합하는 IndHP2Chem 프로젝트는 2024년 9월부터 2028년 8월까지 진행된다. 프라운호퍼 ISE는 이 프로젝트에서 효율과 경제성, 설비 통합 조건을 분석할 예정이다.
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