SK에코플랜트, 버려지던 연료전지 열로 건물 냉·난방 특허

SK에코플랜트가 고온에서 작동하는 고체산화물 연료전지(SOFC)의 고유 특성을 활용한 냉난방시스템 개발에 성공했다. 버려지던 연료전지의 배기가스를 열원으로 활용하는 것으로 전기요금 절감 등의 효과가 있다.

SK에코플랜트는 삼중테크㈜와 함께 '연료전지 배열 활용 고효율 일체형 흡수식 냉난방시스템'의 특허를 출원하고 취득을 완료해 실제 프로젝트에 적용을 추진한다고 21일 밝혔다. 배열은 연료전지 가동 시 발생하는 열을 말한다.

흡수식 냉난방시스템은 압력에 따라 물의 증발·흡수 온도가 달라지는 원리로 작동한다. 물은 일반적으로 100℃가 되어야 끓지만, 흡수식 냉난방시스템은 진공에 가까운 압력(6.5mmHg)을 만들어 물을 5℃만 돼도 끓게 만든다. 낮은 온도에서 끓어오른 물은 증발하면서 주변을 시원하게 만드는 냉매 역할을 한다. 난방의 경우 공급받은 열량을 이용해 온수를 생산하고 열을 공급하면서 나오는 수증기는 다시 흡수해 순환 재사용 된다.

흡수식 냉난방시스템은 기존에도 중앙공조 건물인 쇼핑센터, 병원, 사옥 등 중대형 건물의 냉난방용으로 활용돼 왔다. 다만 기존에 일반적인 시스템이 온수를 사용하고 열원으로 가스, 석유 등 화석연료를 활용했다면 이번 특허는 그동안 버려지던 연료전지의 배기가스를 열원으로 활용한다는 점이 다르다. SK에코플랜트가 개발한 시스템의 경우 300~400℃의 연료전지 배열을 열원으로 7℃의 냉수를 생산, 건물 냉방에 활용한다.

연료전지 배열활용 고효율 일체형 흡수식 냉방시스템 개념도/사진제공=SK에코플랜트

SK에코플랜트는 폐열을 최대한 활용하기 위해 앞으로 진행될 설비용량 15MW 이상의 연료전지 전체 발전소에 흡수식 냉난방시스템을 적용해 전기실 등 냉난방 수요를 충당할 예정이다. 이번 특허는 데이터센터, 스마트팜 등 안정적인 전력공급은 물론 연중 일정한 온도를 유지해야 하는 시설과 시너지가 기대된다.

데이터센터는 서버 등 IT장비에서 발생하는 열기를 식히기 위해 24시간 냉방 가동이 필수적이다. 전체 데이터센터가 사용하는 에너지 비용의 40∼50%를 냉방용 전기요금이 차지할 정도다. 흡수식 냉방이 대안으로 논의되는 이유다. 스마트팜 역시 연료전지 배열을 활용해 냉난방을 공급하면 계절적 제약 없이 작물을 재배할 수 있다. 연료전지 발전 과정에서 나오는 배출가스에 포함된 이산화탄소도 추가 활용이 가능하다.

임인묵 SK에코플랜트 에너지오퍼레이션 담당임원은 "연료전지 배열을 전략적으로 활용하는 흡수식 냉난방시스템을 연료전지 수요처에 통합 적용할 경우 비용 절감은 물론 냉난방에 따른 화석연료 대체 효과도 기대된다"며 "SK에코플랜트는 다양한 응용기술 개발을 통해 고도화된 연료전지와 관련 기술 수출에도 앞장서겠다"고 밝혔다.