빙축열 냉방 시스템의 경제성 평가

Abstract

경제성장과 더불어 국민의 생활수준 향상으로 하절기 재실자의 냉방욕구 증대와 지구온난화로 인한 평균기온의 증가는 하절기 냉방에 필요한 전력소모량을 지속적으로 증가시켜 왔다. 그러므로 하절기 낮시간의 최대전력부하 (Peak Load) 역시 매년 증가세를 보이고 있다. 최대전력부하의 증가는 발전설비의 추가건설에 따른 막대한 자본지출부담을 증가시키고 주․ 야간 전력수급의 극심한 불균형을 초래하여 발전설비의 비효율적 운영의 원인이 되므로 국가적인 문제로 대두되었다. 이에 정부는 1990년대 초반부터 주야간 전력수급의 불균형을 해소하고 최대전력부하의 증가억제를 위해 빙축열 냉방시스템을 권장하여 설치하였다. 빙축열 시스템은 심야시간에 얼음을 저장하고 주간에 얼음을 녹여 냉방하는 설비로써 주간의 최대전력부하를 야간으로 이동시키고 저렴한 심야전력을 이용하므로 운영비 절감이 기대되는 시스템이나 축열조 설치가 필수적이어서 초기 투자비가 증가하게 된다. 본 연구는 빙축열 시스템의 설치 및 운영기록을 수집․ 분석하여 최대전력부하의 저감정도와 심야전력을 사용함으로써 절감되는 전력비를 산출해 보고 두가지 다른 대안을 가정하여 총 투자비용(초기투자비+유지관리비)의 비교․ 분석을 통해 경제성을 평가해 보았다. 연구의 대상시설물은 서울 경마공원 관람대에 설치한 빙축열 시스템을 선정하였고 최근 3년간의 운전기록 및 유지관리비 투입내역을 기초로 빙축열 시스템 최대전력부하의 저감정도와 전력비 절감금액을 산출하였다. 두 가지 다른 대안은 ALT1(가스 흡수식 냉온수기 100%)과 ALT2(가스 흡수식 냉온수기 60%, 압축식 냉동기 40%)로 구분하였고 유지관리비를 고려한 연차별 총 투자비용을 산출하여 빙축열 시스템과 경제성을 비교하였다. 대상건물의 시간당 최대 냉방부하는 6,500USRT이고 주중에는 냉방을 하지 않고 금․ 토․ 일 3일에 냉방부하가 집중되는 부하특성이 있으며 매년 유지관리를 위해 세관공사를 실시해 오고 있었다.

본 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.

첫째, 최대전력부하의 저감정도는 3,322kW이며 이는 일반용 전력의 최대부하인 8,526kW의 39%에 해당하는 수치이다. 둘째, 최대전력부하의 저감과 심야전력 사용으로 일반용 전기를 사용할 경우와 비교하여 년간 220,410천원의 전기요금을 절감할 수 있었다. 셋째, 경제성 분석 결과 두 가지 대안보다 경제적으로 나타났다. 초기투자비는 빙축열 시스템을 기준으로 ALT1이 67%, ALT2가 63% 수준으로 빙축열 시스템이 가장 높았으나 유지관리비는 ALT1이 237%, ALT2가 283%로 나타나 ALT2(가스식 60%+압축식 40%)로 구성할 경우가 가장 높았다. 특히, ALT1은 8년, ALT2는 6년째 사용부터 빙축열 시스템보다 총 투자비용이 많아지게 되는 것을 알 수 있었다.

결론적으로 빙축열 시스템은 초기투자비는 높지만 최대전력부하의 저감과 심야전력 사용으로 운영비가 절감되어 일정기간 사용하면 타 시스템에 비해 경제적인 냉방시설이다. 또한 세계적으로 기후변화협약을 맺어 온실가스의 주범인 CO₂배출량을 저감시키고자 노력하는 현실을 감안해 볼때 빙축열 시스템의 보급은 확대될 전망이다.