건기연, 국내 실정에 최적인 실내온도제어기 개발
요즘같이 바깥 날씨가 영하 10도 아래로 내려가는 추운 날씨에는 난방비가 가계비 지출에 적지 않은 부담을 준다. 국내의 한 정부출연기관에서 아파트 난방비를 획기적으로 줄일 수 있는 난방제어장치를 개발했다. 한국건설기술연구원(원장 조용주)은 기존의 실내온도조절기보다 난방에 필요한 온수의 운반비를 절반 가까이 줄여서 전체 난방비의 15% 정도 줄일 수 있는 새로운 난방장치를 개발했다.
연구원은 설정한 실내온도에 도달하면 밸브를 닫아주고 설정온도 아래로 내려가면 밸브를 열어주는 기존의 단순한 제어(개폐제어, on-off control)방법과는 달리, 설정온도와 실내온도의 차이에 따라 세대로 공급되는 온수의 양을 자동으로 조절(비례제어, PID control)함으로써 난방을 위해 필요한 온수의 양을 절반 가까이 줄일 수 있다고 밝혔다. 실험결과 온수의 양을 줄임에 따라 기계실에서 각 세대까지 온수를 공급하는 과정에서 손실되는 열손실도 8% 이상 줄일 수 있어 종합적으로 15% 가량 난방비를 줄일 수 있는 것으로 판명되었다.
이러한 제어를 위해서는 엔코더나 액츄에이터 등 구조가 매우 복잡하고 값이 비싼 구동장치를 사용하여야 하나, 연구팀은 아파트에 의무적으로 설치되는 난방계량기에서 측정한 정보(순간유량값)를 실내온도제어에 활용함으로써 오히려 기존의 장치보다 더 간단한 구조로 정밀한 제어를 수행하는 기술을 개발하는데 성공했다. 지금까지 계량기는 한달에 한번 사용량을 검침해서 난방요금을 부과하는데 사용하는데 그쳤다.
또 이와 같은 제어방법은 세대를 통과하는 온수를 바깥의 기온에 따라 조절하기 때문에 난방수요가 적은 봄과 가을에는 밸브를 통과하는 온수의 양이 적어져 소음이 발생할 수 있는데, 연구팀은 이러한 현상을 미연에 방지하기 위해 역시 난방계량기의 유량측정정보를 이용해 제어를 달리 하는 복합제어(hybrid control)방법도 개발, 적용하였다. 즉 바깥 기온이 낮을 때에는 온수의 양을 조절하다가 일정 수준 이상으로 올라가면 밸브를 열고 닫아주는 방식으로 바꾸어주는 방법이다.
개발을 주도한 이태원 박사는 현재 대부분의 가정에서 사용되는 제어장치는 입식생활을 하는 서구에 적합한 방식으로, 개발된 기술은 바닥에 축열하는 온돌을 사용하는 국내의 난방방식에 최적의 난방제어장치라고 말했다. 이 기술을 적용하기 위해서는 정밀도가 높은 난방계량기가 필요한데, 연구팀에서는 이미 국내실정에 적합한 계량기를 개발해 지식경제부의 신기술(NET) 인증을 받았고, 전문기업에 기술이전을 마친 상태다.
이 장치를 연간 난방비가 80만원인 가정에 적용하면 12만원을 절약할 수 있고, 국가적으로는 3,000억원 이상의 에너지비용 절감이 예상된다. 또한 연간 100만TOE(석유환산톤)의 난방에너지를 절감하고 이산화탄소 배출량도 83만톤을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
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한국건설기술연구원 설비플랜트연구실
책임연구원 이태원
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