터보 냉동기는 냉수뿐 아니라 섭씨 0℃ 이하의 저온 열매熱媒를 정밀하게 온도 제어해 유저에게 공급하는 대용량 열원기다. 최근 고효율·고기능화로 진화하는 터보 냉동기는 지역 열 공급 사업자, 공장 열원 시스템 유저, 일반 대규모 공조 유저 중심으로많이 채용돼 에너지 절약 효과를 톡톡히 보고 있다. 터보 냉동기의 에너지 절약 효과 차원에서, 열원기와 연계 시스템 간의 운용에 있어 고효율 운전을 서포트할 수 있는 기술과 운전 지원 서비스의 확충이 무엇보다 중요하다. 이런 추세에 따라 열원기의에너지 절약과 복수 열원기 및 주변 기기를 효율적으로 운용하는 시스템을 소개한다.

터보 냉동기는 최근 흡수 냉온수기의 대체 열원으로 적용돼 보일러를 대신한 온열원 기기로 확대됐다. 터보 냉동기는 타 열원기와 비교해에너지 절약이 뛰어나 넓게 적용됐지만, 최근엔 기
기 고효율뿐만 아니라 유저가 고성능 유지 운용을실시할 수 있는 상품이 출시돼 서포트 기술 개발을추진 중이다. 이에 터보 냉동기의 기기 고효율에 대한 소개와 고효율 운전 서포트 유지 기술 및 기능운전의 제어를 소개한다.

터보 냉동기의 고효율
에너지 절약과 CO2 배출 억제라는 관점에서 터보 냉동기로 전환 수요가 급증하는 추세이다. 특히2000년 고효율 터보 냉동기 NART 시리즈의 발매이후 터보 냉동기는 계속 개선돼 왔다. 그 결과2004년 JIS(Japanese Industrial Standards) 조건에 있어 정격 COP 6.4까지 향상, 2010년 인버터기술 적용 이후로 부분 부하 운전 시 최고 COP24.8까지 달성했다(<그림 1> 참조).COP[-] = 냉각 능력[㎾]/소비 전력[㎾]

정격 성능의 향상｜에너지 절약 개선 차원에서 터보냉동기의 전환 수요가 증가해 업무용 공조 소용량150~700 USRt ETI 시리즈를 시장 투입해 성능향상과 대용량의 고효율 성능 도입에 기여했다. 또한 한층 더 고효율화 된 기술로 ETI-40 ES를 세계최고 레벨 정격 COP 7.0, 부분 부하 시 최고 COP29.1을 달성했다.

부분 부하 시의 향상｜최근 몇 년 동안 고성능화의 사고방식은 정격 조건에 있어서 COP가 아닌 연간 운전에 대한 부분 부하 조건과 저수 각수 온도 조건에있어 성능을 고려해 기간 효율화를 진행했다. 미쓰비시㈜에서도 연간 에너지 소비량을 효과적으로 절감할 수 있는 인버터 가속 제어를 이용해 2003년부터 부분 성능 향상을 달성해 왔다.

국내 사례 터보 냉동기 최적 운전 제어로 지난해 148억 원 절감한 코엑스 코엑스는 총 연면적 129만㎡에 각종 무역 관련 기관, 숙박 시설, 전시 공간, 대형 쇼핑몰 등 13개 건물로 무역협회와 주한 미상공회의소 등 1866개사가 입주, 상주 인구만 2만 명 하루 평균 유동 인구가15만 명에 이른다. 거대한 위용만큼이나 전력 사용량도 전북 진안군의 1년 에너지 사용량과 맞먹는 1억 500만㎾h에 달한다. 코엑스는 자체적으로 시설 관리 시스템인 BEMS(Building Energy Management System)를 개발·도입해 전력 원가를 따져 매시간 변하는 전력원의 가격을 비교해 열원기를 운용하고 있다. 코엑스에설치된 출연식 냉동기 3기, 전기를 사용해 터보 냉동기를 돌리는 터보식 냉동기 3기, 가스흡수식 냉동기 3기는 BEMS를 통해 냉동기의 최적 운전 조합을 찾아내 전력 소모가 가장 높은 냉난방은 심야전기의 빙축열을 이용하고 있다. 이렇게 해서 전기, 가스, 수도 비용은 시간당 123만 3000원으로, 코엑스는 기존에 연간 평균 160억 원에 달하던 에너지 비용을 지난해 148억 원으로 낮추는 효과를 거뒀다. 전절형 LED 조명 기구 교체메탈, 방전등, 형광등이 설치돼 있던 기존 15만 9234개 조명 중 11%인 1만 8575개의 전등을 LED 조명으로 교체해 700만 원 상당의 비용을 감소, 연간 9만 4350㎾h의 에너지를 절감했다. 여기에 그치지 않고 추가적으로 태양광 조명 7개를 설치하고, 지하주차장 및 주차 램프, 공용 통로 등의 기존 조명을 LED 조명으로 교체해 올해 6716㎾h, 40tCO2, 약 4억 원을 추가 절감할 계획이다. 터보 냉동기 화학세관 전력 피크 제어, 냉동기 및 보일러의 제어 운전을 통해 연간 5097tCO2, 10억 원 상당의 에너지 절감목표를 설정했다. 연 1회 터보 냉동기를 완전 분해해 화학세관 실시 후 스케일이 제거돼 개선 전보다약 20%인 1291.6㎽h 상당의 에너지를 절감했다.