기술ㆍ연재


새로운 건조 장치 11_제4장 히트펌프 · 냉풍데시칸트 · 동결진공 건조

월간 에너지관리
2020-10-07


(주)에이티이엔지 박승태 대표, 홍경수 이사


건조에 있어서 피건조물의 수분을 말리는 것으로 만족하던 시대는 지나가고 있다. 수분을 말리기 위해 열을 가할 경우 열량은 수분 1kg당 600kcal가 필요하며, 고유가 시대인 만큼 에너지에 대한 관심이 커지고 있어 열풍으로 수분을 말리는 방법은 일부 분야에 한정적으로 적용된다. 

건조에는 가열에 의한 건조와 제습에 의한 냉각제습, 데시칸트제습이 있으며 냉풍건조에서 이용하는 노점냉각제습은 피건조물의 항률건조기간에서는 높은 습도와 응축기 폐열을 이용하므로 최적으로 알고 사용하고 있으나 감률건조기간에서는 입력대비 제습량이 적어 건조시간이 길어지고 운전비용도 증가하는 단점을 가지고 있다. 

특히 농가와 어촌의 경우에는 냉풍건조가 좋다는 것을 알고 있어도 열풍건조에 비해 장비 비용이 비싸다는 이유로 외면당하고 있으며, 이에 관련 산업의 발전도 지지부진하다. 지금은 국민 소득 증대와 세계화 일환에 힘입어 인터넷 검색 등을 통해 정보의 홍수시대라 할 정도로 자료들이 넘쳐나고 있으며 식품의 경우에는 비싸더라도 안심되는 브랜드를 선호하거나 웰빙을 추구함에 있어 양보다는 질을 추구하고 있는 추세다. 

따라서 앞으로는 냉풍건조에 데시칸트 건조를 접목하여 괄목할 만한 개발이 이루어져 냉풍 데시칸트(하이브리드)건조기의 보급을 통해 농어촌의 고소득원이 되는 데 일조하는 것이 필요하다.

건조와 다르지는 않지만 제습에는 냉각 제습과 데시칸트 제습이 있으며 데시칸트 제습은 비싸다는 인식 때문에 초기에는 에너지 소비에 관계없이 제습을 이용하는 산업용에 주로 이용되었다. 

이후 1990년부터는 세계적으로 CFCs 문제로 인해 대체 냉매 시스템인 일반 공조용으로 적용하여 데시칸트 제습 냉방 분야의 개발과 시장 확대를 통해 발전해오고 있으나, 국내에서는 개발 속도가 느리고 보급도 많이 늦어지고 있는 편이다.

본 장에서는 히트펌프를 이용하는 냉풍 건조와 데시칸트 건조에 대해 면밀히 파악하여 이들 장비들의 중요성과 사용에 있어 효과적인 것에 대해 알아보기로 하며 동결진공에 대해서도 설명하도록 한다.


가. 히트펌프를 이용한 냉 · 열풍 건조

1) 히트펌프란

히트펌프는 주로 저온폐열(응축기) 회수기술의 일환으로 개발된 것이며, 에너지 다소비형의 건조, 증발 냉각 장치에 높은 에너지 절약 효과가 있음과 동시에, 응축기 폐열회수, 급탕, 가냉온(加冷溫) 등 산업용으로서 폭 넓게 이용되고 있는 중이다.

히트펌프의 기본원리는, 이용가치가 적은 저온의 열을 퍼올려 고온의 열에너지로 뽑아내는 것이고, 냉동사이클 그 자체를 의미한다. 그림 4.1에 그 원리도를 나타내었다.

실제로 히트펌프를 건조에 이용하는데 있어서는 통상의 열풍 건조에 비해 초기 비용이 비싸기 때문에, 투자가격과 그것에 의한 절감 에너지 비용을 충분히 고려할 필요가 있다. 에너지 절감 비용의 기준으로서 히트펌프인 경우, 성적계수(COP : Coefficient Of Performance)가 있다.




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월간 히트펌프공조 2020년 10월 게재