수열에너지 기반 프리쿨링 냉각시스템, 에너지 절감 효율 ↑
수열에너지 기반 프리쿨링 냉각시스템, 에너지 절감 효율 ↑
  • 김하늬 기자
  • 승인 2022.12.02 09:00
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[공학저널 김하늬 기자] 최근 수열에너지는 친환경적이면서도 확장성이 매우 큰 유용한 자원으로 손꼽히고 있다.

특히 제한된 면적에서 에너지 밀도가 높아지고 있는 국내의 건축형태에서 집적도가 높은 수열에너지는 한정적인 공간에 냉난방 시스템을 구현할 수 있음은 물론 에너지 사용 절감을 위해 반드시 필요한 에너지로 평가받고 있는 것이다.

이에 따라 전문가들은 제도적 방안이 구체화되면 그 적용이 급속도로 확대될 것으로 예측하고 있으며, 해외 사례와 같이 토목사업과 연계돼 도심에 높은 밀도의 에너지를 공급하는데 중심이 되는 에너지가 될 것으로 전망하고 있다.

아직까지 국내에서 제도적 적용 한계로 인한 시스템 설계 등의 제약이 있음에도 불구하고, 국내 기술 수준은 매우 빠르게 선진국과의 격차를 좁혀나가고 있는 상황이다. 장비·요소기술 측면에서는 선진국보다 더 높은 효율을 발휘하는 기술과 제품도 개발되고 있다.

특히 수열에너지 분야 시스템설계부터 장비제작, 시공에 이르기까지 종합적인 기술을 개발하고 있는 ㈜신성엔지니어링은 최근 데이터센터의 에너지 절약을 위한 시스템 효율 향상 연구와 기술개발로 수열에너지 분야에서 주목받고 있다.

2020년부터 ‘댐 심층수 열원 활용 프리쿨링형 공기조화시스템 개발 및 운영 최적화’ 과제를 기반으로 수열에너지인 소양강댐 심층수 열원을 활용해 데이터센터의 냉각시스템에 적용하는 연구를 수행하고 있어 눈길을 끈다.

이를 바탕으로 현재 신성엔지니어링은 수열에너지원을 이용한 프리쿨링 활용 데이터센터용 냉각시스템을 위한 실증 연구를 통해 냉각능력 100RT급 파이롯 플랜트를 설계하고, 내부 기계실 및 서버실을 구축한 것은 물론 서버실을 운영하기 위한 부대시설, 배관 덕트 시스템 및 HVAC 시스템을 설계·시공한 후 계절별 수열의 에너지 변화에 따른 데이터센터 냉각시스템의 에너지 절감 이용을 최적화하는 역할까지 수행하고 있는 상황이다.

이와 함께 동일한 조건에서 상대적 에너지 사용량을 비교하기 위해 기존 데이터센터의 냉각방식으로 가장 많이 사용하고 있는 10RT급 공랭식 냉각시스템을 설치·운영해 수열원을 이용할 경우와 비교했을 때 연중 에너지 절감의 실증 데이터를 마련하고 검증하는 연구를 진행하고 있다.

수열원은 신재생에너지로서 그 활용 범위가 매우 크며, 특히 냉방시스템으로 활용될 때 그 효율이 극대화되는 장점을 지니고 있다.

이에 따라 신성엔지니어링은 기존의 전기에너지를 이용해 기계식 냉방을 이용하는 냉각 시스템을 수열원을 이용한 프리쿨링 냉각시스템으로 열원을 변경 적용해 에너지 절감 30%를 달성함으로서, 매년 5.9%씩 증가하는 데이터센터의 증가에 따라 발생되는 전력수요를 감당할 수 있도록 시스템을 구성할 계획이다.

신성엔지니어링 공기개발1팀 김한영 부소장(사진)은 “최근 상수원을 이용하는 대용량 냉난방 보급 사업은 히트펌프의 대용량 설계 적용 및 계절별 열원의 온도 조건을 반영한 냉난방 시스템의 구축 등 향후 수열원이 대용량으로 보급되기 위한 매우 중요한 사업의 일환으로 진행되고 있다”며 “정부과제로 추진 중인 수열원 이용 공기조화시스템 개발은 수열원을 활용해 데이터센터의 냉각시스템에 이용하는 첫 사례로서 급속히 증가하고 있는 데이터센터의 냉각시스템의 열원활용 측면에서 적용가능성을 평가하고 확대 보급하기 위한 매우 중요한 사업이므로 적극적으로 연구개발에 임하고 있다”고 말했다.

그간 신성엔지니어링은 산업용·상업용 냉난방 시스템을 설계·구축해 운영하는 기술을 개발해왔으며, 특히 에너지 절약 전문기업으로서 장비의 고효율화와 시스템 효율의 향상을 위해 노력해왔다.

지금까지는 지열에너지를 이용하는 HVAC 시스템 사업을 국내에 보급하는데 선도적인 역할을 수행해 왔다면, 최근에는 수열원의 잠재적 에너지를 이용하고 적합성을 평가하기 위한 다양한 적용분야의 냉난방 시스템을 개발·구축하기 위해 노력을 이어나가고 있다.

현재 신성엔지니어링은 정수처리장의 폐열을 이용한 냉난방 시스템 구축사업, 하천수를 이용한 부산 EDC 사업, 한강의 원수를 이용한 한강 홍수통제소 냉난방 시스템 구축사업, 지하 유출수를 이용한 냉난방 구축사업 및 지방의 각 정수장과 연계된 냉난방 시스템 보급 사업 등 다양한 분야 에너지 사업을 진행하고 있다.

김 부소장은 “수열에너지는 신재생에너지 확대와 탄소중립을 위한 중요한 사업으로서 사업의 성공적인 도입과 확대를 위해 유관기관과 공동 연구개발을 통해 응용방안을 마련하고 최적화 하고자 한다”며 “수열에너지의 빠른 사업화가 진행되기 위해서는 유관기관의 협력과 제도적인 지원 및 규제완화가 무엇보다도 필요하다. 또한 수열에너지의 범위가 확대 적용되고 보다 폭 넓은 미활용 에너지를 이용할 수 있는 기회가 제공되어 신재생에너지 활용 사업이 산업의 발전과 국가발전에 기여하기를 기대한다”고 전했다.


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