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도시바 캐리어와 도쿄전력이 협력하여 고효율, 친환경 냉동기 개발

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고효율 히트펌프로 2008년에 전체 시리즈 3,500대 수주 목표

도시바 캐리어(Toshiba Carrier)와 도쿄전력은 공간 절약화를 추구하고, 에너지 절약과 비용의 경제성을 목표로 하는 고효율 히트펌프 칠러를 공동 개발하였다.

이번에 개발된 제품은 도시바 캐리어가 2008년 10월부터 판매를 개시한다고 밝혔다. 

도시바 캐리어와 도쿄 전력은 2006년 10월에 업계에서 최초로 대형 히트펌프 칠러인 고효율 신 냉매 ‘R410A’를 채용한 칠러(SFMC)를 개발하여 상품화하였다.

이때 개발된 칠러는 2006년도 에너지 절약 대상 경제산업대신상을 수상한 바 있다.

도시바 캐리어의 국내영업 본부에서는 2008년도에 3,000대의 제품 수주를 전망하고 있다고 했다.

2008년 신제품은 2006년도에 개발한 칠러 시리즈의의 연속으로 기존 모델 판매량인 3,000대에 이어 새롭게 개발한 타입이다.

이 제품은 연간 500대의 수주를 목표로 하여 전체 시리즈에서 총 3,500대 이상의 판매를 계획하고 있다.

이번에 개발된 제품은 총 32개 기종으로 공랭식 타입 20개 기종(온열원으로도 사용할 수 있는 히트펌프 10개 , 냉각 전용 10개), 열원기의 대체제품으로 적절한 공랭식 정유량 시스템용 타입 8개 기종(히트펌프 4개, 냉각 전용 4개), 그리고 수랭식 타입 4개 기종(냉각 전용 4개) 등이다.

그 중 공랭식 타입은 뛰어난 냉각 능력을 보유하면서 고성능 모듈로 연속 설치가 가능해 설비 공간을 많이 차지하지 않는 특징을 갖고 있다.

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냉각 성능 향상으로 뛰어난 공간 절약성 실현

새롭게 개발된 고효율 히트펌프 공랭식 타입 모듈 1대의 크기는 기존의 제품과 치수가 같지만(폭 1,000mm×깊이 3,000mm×높이 2,300mm) 냉각 성능이 월등히 향상됐다.

새로운 시리즈는 통풍성이 뛰어난 ‘X프레임’형 모듈을 연속 설치하는 방식을 채용하고 있고, 성능 이 뛰어나기 때문에 기존 제품을 사용할 때보다 연결 대수를 줄일 수 있다는 특징이 있다.

냉각기 1대당 냉각 능력은 종래의 제품보다 1.6배가 높은데 이것은 대형 스크롤 압축기를 탑재할 때 함께 수반되는 열교환기 등의 구성부품을 최적화시키고, 열교환기에 살수하는 기능을 표준 탑재해서 가능한 일이었다.

모듈 1대당 능력은 공칭 톤(USRT)으로 45RT(50 마력 상당)이고 중량은 인버터 펌프 내장형 타입이 1,200kg, 1,155kg이다.

냉각 부하가 1,000kW인 경우 기존 제품은 12대의 모듈을 연결해 사용하고 있었지만(냉각 능력은 50Hz로 1,020kW) 냉각 성능이 향상된 시리즈로는 8대로도 대응이 가능하게 되어(냉각 능력은 50Hz로 1,104kW), 종전보다 설치 면적을 33%나 줄일 수 있다.

도시바 캐리어 본부장은 공랭식 히트펌프 칠러로서는 “업계 톱클래스의 공간 절약성을 실현할 수 있었다.”고 설명했다.

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환경과 비용, 어느 것 하나 놓치지 않는다

신제품에는 이 외에도 두 가지 장점이 더 있다.

첫 번째는 에너지 소비 효율이 향상됨으로써 저탄소화가 가능해진 일이고, 두 번째는 경제적인 측면에서의 우수성이다. 

우선 에너지 소비 효율을 향상시키기 위해서 그룹 제어로 절수를 실시하는 고효율 살수기를 표준 장착하였다.

냉각 시 정격 COP는 4.11/3.86(50Hz/60Hz)로 유한 책임 법인 일본 일렉트로 히트 센터(JEHC)에 의한 ‘2008년도 고효율 공조기 도입 지원 사업 보조금 제도’의 대상이 된다.

참고로 연간을 통한 냉동기의 운전 효율을 나타내는 지표로 미국 냉동 공업회가 사용하고 있는 기간 성적 계수인  IPLV(Integrated Part Load Value)는 4.89(50 Hz)이다.

이번 제품은 10년 전 칠러보다 약 23.5%의 에너지가 절약되어 이산화탄소 배출량이 24% 정도 감소되었다.

또한 “살수 부분은 절수나 보수 방식 등에서 우리만의 노하우가 많이 있고, 물은 수돗물을 이용할 수 있다.”고 도시바 캐리어 기술 본부장은 덧붙였다.

한편, 수랭식 타입 칠러는 옥내 설치 열원기의 대체품으로 개발된 것이지만 냉각 능력(50 Hz)은 95kW인 기존 제품에서 150kW로 58%나 향상되었다.

1대당 공칭 톤(USRT)은 45RT로 종래 제품의 30RT기와 동일한 케이스를 사용하고 있고, 크기는 높이 1677mm, 폭 1290mm, 깊이 744mm, 중량 640kg으로 일반 11인승 엘리베이터에도 적재가 가능한 사이즈이다.

지하철 등의 지하 공조에 적합하고, 그룹 제어로 손쉽게 대형 시스템을 구축할 수 있는 것도 장점이다. 

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고효율 전동기는 손발 잘 맞는 두 회사의 결과물

도시바 캐리어가 도쿄전력과 공동 개발을 계속하고 있는 것은 자사의 상품 콘셉트 설정 같은 영업적 측면과 도쿄전력의 기술적 지원 등 양쪽 모두 강점이 있기 때문이라고 한다.

친환경적으로 공조 기기를 생산하고 싶은 도시바 캐리어의 욕심과 설비 환경의 효율성을 높이면서 에너지 비용을 절감하고자 하는 도쿄전력이 서로의 자원을 바탕으로 신제품을 개발한 것이다.

X프레임 형태의 독특한 공랭식 모듈 구조도 도쿄전력과의 공동수행이 아니었으면 어려웠을 과제였다.

X프레임은 환기가 잘 되고, 열 교환 성능이 우수하며, 시공성이 뛰어나 내진 강도도 높다.

또한 보수·유지 시에 엔지니어가 들어가 작업하기 쉬운 특징도 있다.

그래서 연결 상태에 있는 모듈 중 어느 하나가 고장 나도 계속해서 가동하는 것이 가능하다.

대형 빌딩을 건설할 때는 에너지 효율성, CO2 배출량, 열섬현상 등 각종 문제에 대응하기 위한 설비 조성이 매우 중요하다.

도쿄 미드타운(Tokyo Midtown)이나 남바 파크스(Namba Parks)와 같은 초대형 도시 개발에서는 옥상 녹화로도 어느 정도 실효성이 나타나겠지만 근본적인 해결은 고성능의 열원 기기를 개발하는 것과 기기가 실제 얼마나 효율적으로 운용 되느냐에 달렸다.

따라서 도시바 캐리어와 도쿄전력처럼 성격을 달리하는 회사 간에도 협력에 의한 고효율 열원 기기의 개발이 꾸준히 이어질 전망이다.