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동력 사이클과 히트펌프의 결합 방법 및 장치

전문가 제언: ○ 일반적으로 발전용으로 많이 사용되는 증기동력 사이클에는 대개는 보일러, 터빈, 응축기, 펌프가 구성된다. 이 동력 사이클의 기계적 에너지는 터빈을 통과하며 팽창하는 포화증기에 의해 발생된다. 그리고 이 포화증기를 만들기 위해서 보일러 등 열에너지 공급원이 필요하다.

○ 한편 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기로 구성되는 냉매 사이클은 냉동시스템, 히트펌프(heat pump) 등에 주로 사용된다. 이 중 히트펌프는 응축기에서 방출하는 압축 냉매의 응축열을 실내 난방 등에 이용한다. 히트펌프는 압축기에 가한 전기에너지와 주위로부터 흡수한 열에너지를 모두 이용한다. 이에 따라 히트펌프 효율은 기본적으로 전기히터보다 높다.

○ 따라서 동력 사이클에 냉동/히트펌프 사이클을 결합시키면 보다 효율적인 에너지 이용이 가능하다. 이에 따라 동력 사이클과 히트펌프를 결합하여 냉동/히트펌프 사이클의 열방출 열교환기를 동력 사이클의 열원으로 사용하는 이 발명은 에너지 이용효율을 크게 향상시킬 수 있다.

○ 히트펌프는 공기, 물, 대지 등으로부터 비교적 온도는 높지 않지만 이용 잠재량이 무한한 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 시스템이다. 따라서 히트펌프 기술은 주로 건물난방 분야에서 일본 및 북부유럽을 중심으로 저온성능 및 에너지효율 향상을 위해 많은 연구가 진행되어 왔다.

○ 그러나 화석연료 고갈과 지구환경 보존을 위한 에너지절약 차원에서 히트펌프 시스템은 다른 분야와의 결합 등 새로운 용도개발을 보다 확대하는 것이 필요하다. 특히 우리나라와 같이 동절기 기온이 매우 낮은 환경조건에서 히트펌프 기술은 태양열 및 지열 시스템과의 결합을 통해 저온시의 성능저하 문제를 해결할 수 있다. 이를 포함하여 다양한 방향의 연구개발이 요구된다.

저자: MAHL, George, 3
자료유형: 특허정보