(주)이젠엔지니어링

월간 에너지관리
2019-02-12

(주)이젠엔지니어링

“혼합축열식 히트펌프 시스템 개발, 내년 상용화...”

- 공기열히트펌프와 빙축열 조합, 중소형 건물에 적합

- 중국 북경사무소 개소, 빙축열 개보수 시장 본격 진출

이젠엔지니어링 강한기 대표

취재·성백진 기자(sungbjin@naver.com)

공기열원 히트펌프 시장에 새로운 활력소가 될 ‘혼합축열식 히트펌프 시스템’이 개발돼 론칭을 준비 중이다.

축열 및 지열시스템 전문 엔지니어링 기업 주식회사 이젠엔지니어링(대표 강한기)는 값싼 심야전력을 이용한 빙축열 시스템과 효율이 높은 공기열원 히트펌프 시스템을 조합해 냉난방이 가능한 ‘혼합축열식 히트펌프 시스템’을 최근 개발하고 내년 하반기 상용화를 목표로 준비작업에 박차를 가하고 있다.

이젠엔지니어링은 2011년 8월 8일 설립 이후 국내 대표적인 건축물인 롯데월드타워를 비롯해 인천아시아경기대회 십정경기장, 한국야쿠르트 본사, IKEA 광명점, 이마트 등 다수의 현장에 축냉(빙축열, 수축열) 및 지열시스템의 설계, 시공 및 유지관리 업무를 수행하고 있는 전문 엔지니어링 기업으로 설립 후 5년 이란 짧은 기간에 괄목할 만한 성과를 내면서 업계의 주목을 받고 있다 .

IKEA광명점 수축열식 개방형 시스템(427 USRt)

한국야쿠르트 본사 빙축열시스템(500 USRt)

강한기 대표는 “올해는 회사 내부시스템 강화와 인력 보강 등 인프라 구축과 설계부터 영업, 시공 및 A/S부문까지 전체를 유기적으로 연계한 원스톱 시스템 체계 확립을 통해 제2의 도약을 준비 중”이라며 “기존 축냉 및 지열시스템의 특허기술과 신규 개발 엔지니어링 기술을 기반으로 향후 국내 축냉(빙축열, 수축열) 및 개방형 지열히트펌프 시장 선두기업으로 발돋움하겠다.”는 비전을 제시했다.

콤팩트화해 설치공간 절감, 200RT까지 표준화

이젠엔지니어링이 내년 하반기 론칭을 목표로 개발 중인 ‘혼합축열식 히트펌프 시스템’은 여름에는 값싼 심야 전력으로 약 -5℃ 의 얼음을 만들어 축열조에 저장하였다가 주간에 얼음을 해빙시켜 냉방을 하고 겨울에는 약 60℃의 온수를 만들어 일부 저장하였다가 주간시간에 난방에 사용하는 기술이다. 이 혼합축열식 히트펌프 시스템은 축열조에 브라인과 캡슐이 적정비율로 채워져 있어 온수 축열에도 탁월한 성능을 발휘할 것으로 기대되고 있다 .

강한기 대표는 “일반적으로 건물은 냉방기준으로 설계를 하지만 요즈음 건물은 패시브 쪽으로 워낙 좋아지다 보니 냉방부하가 100이면 난방부하는 60 정도로 낮다.”며 “기존 빙축열 시스템에서 냉동기와 냉각탑 부분을 공기열 히트펌프로 대체해 빙축열조와 연계하면 ‘혼합축열식 히트펌프 시스템’을 구축할 수 있다.”고 설명했다.

일반적으로 겨울철에 공기열원 히트펌프의 성능이 떨어지는 문제점도 있지만 강한기 대표는 “심야시간에 효율이 조금 떨어지더라도 심야전력을 이용, 온수를 축열해두었다가 공기열 히트펌프 가동 시 초기 부하를 잡아주면 시스템 효율을 높여 줄 수 있어 난방 성능에 큰 문제는 없을 것”이라고 강조했다 .

이젠엔지니어링은 EHP나 GHP 설치에 제약이 있는 중소형 건물을 대상으로 ‘혼합축열식 히트펌프 시스템’을 200 USRt 까지 표준화할 예정이다 .

강한기 대표는 “중소형 건물의 경우, 냉방으로 인한 전기요금과 난방문제를 함께 해결할 수 있는 대안으로 ‘혼합축열식 히트펌프시스템’이 제격”이라며 “공기열 히트펌프와 축열조를 조합해 유닛화할 경우, 경량화와 콤팩트화를 통한 공간 절감 효과로 건물 옥상에 간단히 설치할 수 있는 장점이 있다.”고 설명했다.

‘혼합축열식 히트펌프 시스템’은 공기열 히트펌프를 열원으로 사용하므로 에너지 효율이 높고 심야전력 제품으로 값싼 심야전력을 이용할 수 있어 운전비 절감효과도 뛰어나다. 여기에 대형 건물은 중앙냉난방시스템으로 설계되므로 큰 메리트가 없지만 중소형 건물은 개별식 전기히트펌프를 적용하는 부분이 건축 기준법에 제한을 받는 등의 이유로 그 대안으로도 손색이 없다는 게 강한기 대표의 말이다.

설치공간의 제약도 크지 않다. 기존 20USRt 급 공기열원 히트펌프 10대를 설치했던 건물 옥상에 공기열 히트펌프 5대와 축열조로 유닛화된 ‘혼합축열식 히트펌프 시스템’을 설치하면 동일한 성능으로 건물 냉난방을 할 수 있다. 여기에 제품 시운전도 배관만 연결하면 간단히 이루어진다.

강한기 대표는 “제품 개발 소식이 전해지면서 중소형 건물 대상으로 냉난방 시스템을 설치하는 업체들로부터 문의가 증가하고 있다.”며 “시간을 갖고 제품 필드 테스트와 품질력 개선을 통해 향후 공기열원 히트펌프 공급 협력업체들과 파트너십을 맺고 함께 성장할 수 있는 발판을 만들도록 노력하겠다.”고 말했다.

롯데월드타워에 세계 최대 규모 수축열식 광역상수 히트펌프 시스템 시공

무엇보다 이젠엔지니어링의 기술력을 알리고 매출 성장의 견인차 역할을 한 것은 서울의 랜드마크로 떠오른 롯데월드타워에 적용한 수축열식 광역상수 히트펌프 시스템과 빙축열시스템이다.


단일 건물 세계 최대 규모인 롯데월드타워의 수축열식 광역상수 히트펌프 시스템은 주변에 관경 800mm의 광역 1단계 분지 관로가 설치돼 있어 관 갱생 후 20년간 5만ton/Day의 원수를 안정적으로 공급 받을 수 있다. 이 원수를 이용해 3,000 USRt (500USRt 6대)의 스크류 히트펌프와 약 23,300 USRt-hr 를 처리할 수 있는 수축열조로 설계됐다.

광역상수 이용시스템은 원수가 보유하고 있는 열에너지를 이용해 건축물의 냉난방을 해결할 수 있으며 열에너지로 이용된 원수는 자체 열 복원력에 의해 원래의 조건을 유지할 수 있어 원수의 손실 없이 에너지를 생산하는 친환경 시스템이다. 수축열식 광역상수 히트펌프 시스템은 광역상수를 열원으로 하는 히트펌프와 수축열시스템이 결합된 냉난방시스템으로 심야시간대에 히트펌프를 가동시켜 건물의 냉난방에너지의 일부를 수축열조에 저장했다가 주간에 사용하는 시스템이다.

강한기 대표는 “롯데월드타워 냉난방시스템은 처음 모 업체에서 광역상수를 이용한 히트펌프 시스템만으로 기본 설계를 했는데 이 시스템이 신재생에너지 이용시설이 아닌 일반 전기식 냉방설비로 분류돼 설계 변경이 필요하게 됐다.”며 “롯데월드타워의 경우 중앙집중식 열원방식으로 정부 규정에 따라 축냉식 또는 가스이용 장치를 60% 이상 적용해야 했다.”고 말했다.

강한기 대표는 “기존 히트펌프 시스템에 수축열 시스템을 접목하는 안을 제안해 기본설계 변경 없이 수축열식 광역상수 히트펌프 시스템을 시공, 3년째 안정적으로 운전되고 있다.”며 “롯데월드타워는 단일 규모로는 세계 최대 규모이며 또 국내 최초로 시도된 지표수 이용사례의 모범적인 적용현장으로 손꼽히고 있다”고 강조했다.

축·방냉 펌프 분리형 빙축열 시스템 개발

강한기 대표는 “1992년 생산기술연구원 연구원 시절 빙축열을 처음 접한 후 25년 동안 우리나라 빙축열 산업을 볼 때 시스템이나 계통 측면에서 그리 큰 발전이나 변화가 없었다”며 “사업초기 빙축열시스템에 대한 연구 및 개발에 역량을 집중한 결과 타 시스템에 비해 축냉 및 방냉 시에 소비전력을 20% 이상 절감할 수 있는 시스템을 개발하는 성과를 거두었다.”고 말했다.


기존 빙축열 시스템은 브라인펌프 만으로 축냉 및 방냉운전을 하므로 에너지 소비가 많고 제어가 복잡한 반면에, 이젠엔지니어링에서 개발한 빙축열시스템은 브라인 펌프를 축냉 및 방냉펌프로 분리해 시스템 효율을 15~20% 정도 절감할 수 있고 펌프 동력비로만 보면 기존 시스템 대비 60% 정도 절감 효과를 거둘 수 있는 게 장점이다.

또한, 축·방냉 시에 냉동기 및 축열조 등 각 장비에 필요 유량의 정확한 유지로 전체 시스템 효율이 향상되고 자동제어가 간단한 ON/OFF 제어로 건물 운영자들이 조작하기 편리한 특징이 있다.

강한기 대표는 “제품 개발 후 2014년 업무시설 냉난방 개보수 현장에 빙축열시스템(피크부하 500 USRt)을 처음 설치한 후 안정적인 가동과 20%에 가까운 에너지절감 효과를 거두면서 시스템에 대한 자신감을 얻게 됐다.”고 말했다.

이젠엔지니어링은 이런 기술력을 인정받아 최근 모그룹이 운영하는 판매시설에 대하여 전 점포를 상대로 냉난방 설비를 개보수하는 프로젝트에 참가하고 있다. 이젠엔지니어링은 운전비를 개런티하는 조건으로 독자적인 빙축열 시스템을 제안했고, 제안된 목표치를 초과 달성함으로써 모그룹 관계자들의 만족스런 반응을 이끌어 냈다.

강한기 대표는 이를 계기로 “모그룹의 개보수 현장을 비롯해 신축·개축 되는 건축물에 대해서 냉방시스템 설계 표준을 이젠엔지니어링 빙축열시스템으로 잡고 있다.“고 강조했다.


암반붕괴 방지형 개방 지열시스템 특허 획득 및 공사기법 개발

이젠엔지니어링은 기존 개방형 지열시스템의 공 무너짐과 같은 문제를 해결한 ‘SEN 우물관정형 개방형 지열시스템’과 공사기법도 개발해 특허를 획득했다.


이 시스템은 기존 수직밀폐형 지열시스템과 비교하여 지중열교환기 용량이 2.5USRt/공에서 25USRt/공으로 10배 이상 향상된 시스템이다. 예를 들어, 기존 수직밀폐형 지열시스템이 건물 지하에 100개의 공을 뚫어 지중열교환기를 설치해야 한다면 ‘SEN 우물관정형 개방형 지열시스템’은 건물 주위에 10개의 지중열교환기를 설치하는 것으로 동일 용량을 커버할 수 있다.

특히 기존 우물관정형(SCW)은 암반 붕괴 시 지하수 유입관 파손이나 환수 유로를 막아 환수 온도 상승이나 하강으로 열용량 감소의 원인되던 문제점을 가지고 있는데, 이젠엔지니어링은 적정량의 여과사리를 투입함으로써 암반붕괴를 방지해 안정적으로 순환될 수 있는 구조로 개선했다.

이젠엔지니어링의 ‘SEN 우물관정형 개방형 지열시스템‘은 이러한 특허기술과 신공법을 통해, 지하수와 암반의 열전달 방향을 변경시킴으로써 열전달 사 구역을 없애고 특히 냉방 시 대향류형 흐름으로 LMTD를 크게 하여 동일한 면적일 때 열전달량을 높임으로써 지중열교환기 용량을 증가시켰다. 또한 국내 유일하게 지중열교환기 유지보수가 가능한 특징도 있다 .

올해 매출목표 120~130억, 중국 빙축열 시장 공략 본격화

이젠엔지니어링은 2011년 설립 이후 큰 어려움 없이 성장해 왔다.

설립 3년만인 2014년 매출 50억여 원을 올리며 시장 안착에 성공한 데에 이어 2015년에는 전년대비 2배인 100억여 원의 매출을 올렸고 올해는 120~130억 원대 매출 목표를 세우고 있다.

특히 매년 성장세를 유지하면서도 아이템의 변화는 없다. 단지 설립 시에는 지열시스템이 전체 매출의 50% 이상을 차지하고 있었다면 지금은 빙축열시스템이 전체 매출의 50% 이상을 차지하고 있다.

이젠엔지니어링은 끊임없는 R&D 투자와 기술축적을 통해 축·방냉 펌프를 분리한 에너지 절약형 빙축열 시스템을 비롯해 관정형 히트펌프 시스템, 온도성층축열조용 디퓨져, 스케일 제거가 가능한 히트펌프 시스템, 이물질 및 에어 제거와 살균이 가능한 관정형 히트펌프시스템, 가습 및 제습 기능이 구비된 공기청정기 등 특허 6건, 실용신안 1건, 통상실시권 1건 등 총 8건의 지적재산권을 보유하고 있다.

또한 ISO 9001(품질경영시스템 인증서) 인증, 경영혁신형 중소기업 획득, 기술혁신형 중소기업 획득, 한국전력(빙축열:캡슐형) 인증,한국전력(수축열식 히트펌프:공기열원) 인증 벤처기업 확인 등 대외적으로 회사의 가치를 인정받고 있다.

이젠(E-gen)엔지니어링은 빙축열, 수축열 및 지열시스템을 주 아이템으로 건물이나 공장에 최적의 냉방 및 난방시스템을 제안하여 설계부터 공사 및 시운전까지 턴키로 사업을 수행하고 있는 이 분야 토탈 엔지니어링 전문기업이다.

이젠(E-gen)엔지니어링은 에너지 세대, 에너지 생산을 뜻하는 ‘에너지 제너레이션(Energy Generation)’의 약어로 ‘에너지 절약이 곧 에너지 생산과 같다’는 핵심 메시지를 담고 있다.

그만큼 주 아이템인 축열 및 지열시스템 등의 엔지니어링 기술력에 자신이 있다는 얘기다.

용량 초과로 중략