제조산업현장 탄소중립 실현 ‘지원군’ 자처

무언가를 생산하거나 재생산하는데 사용되는 제품을 가리켜 흔히 산업용(産業用)이라 부른다. 그만큼 일반적인 가정용 제품보다 효율이 낮아 전력 소모량도 클 수밖에 없다.

하지만 탄소중립이 시대가 요구하는 숙제이자 전세계적 규제이기에 산업현장에서의 고민도 깊어지고 있다. 이러한 고민을 해결해줄 LG전자의 산업용 인버터 실외기가 주목받고 있다. 본보는 산업용 인버터 실외기의 기술에 대해 살펴보고자 한다. /편집자 주 

인버터 압축기·히트펌프 기술 통해 사계절 안정적 성능 발휘
공랭식 이외 수랭식 제품 개발 준비…다양한 고객 니즈 충족

◇ CDU를 넘어 인버터실외기로
LG전자는 계절에 구애받지 않는 실외기를 개발했다. 일반적으로 냉방전용제품의 실외기를 뜻하는 CDU(Condensing Unit)를 넘어서 난방도 가능한 산업용 실외기를 산업현장에 공급한 것이다. 여기에는 인버터압축기가 적용됐다. 또 냉난방이 모두 가능한 히트펌프 사이클을 적용해 일반적인 CDU가 보유한 성능의 한계를 뛰어 넘었다. 

관련 기술 개발에는 전통적 시스템에어컨 제품의 강자다운 면모가 유감없이 발휘됐다. 시스템에어컨의 인버터 기술과, 히트펌프 기술을 적극 활용해 산업용 공조기에서 요구되는 항온항습 기능을 구현한 것. 

또 사계절 연속운전 시에도 안정적인 성능을 발휘할 수 있도록 신뢰성을 강화하고, 정밀 온도제어와 폐열 회수 기능을 더해 다양한 산업현장의 요구에 부합하는 제품을 선보였다.  

LG전자 관계자는 “산업용 인버터실외기는 산업용 공기조화기의 실외기로 사용되고, 자사 전용 제어기를 통해 다양한 제어 요구사양에 대응할 수 있는 장점이 있다”며 “고효율 인버터압축기 기술과 응축폐열 회수기술을 이용해 탄소중립이 강화되고 있는 산업현장의 니즈를 충족할 수 있는 산업용 공조솔루션”이라고 말했다. 

◇ 제품 품질 좌우 ‘핵심요소’
과거 산업용 공조시장에서 가장 큰 숙제는 난방이었다. 정속형압축기를 이용한 CDU로는 냉방에만 대응할 수 있었기 때문이다.

겨울에는 전력 소비량이 월등히 많은 전기히터를 이용하는 만큼 난방COP(투입대비 출력량)가 매우 낮아 산업용시장에서 냉난방공조에너지 절감 요구가 상대적으로 거셌다. 특히 탄소배출 저감이 제조업체를 중심으로 큰 이슈가 되면서 고효율 에너지기기 도입의 필요성이 대두되기 시작했다. 

이러한 시대적 변화에 대응하고자 LG전자는 지난 2017년부터 시스템에어컨 환경시험을 위한 챔버설비에 인버터 기술을 적용했다.

챔버에서 요구하는 다양한 환경 조건을 충족해 운전할 수 있는 기술을 개발하고, 이후 3년간 운전 데이터 분석을 통한 지속적으로 개량(Upgrade)해 정밀 항온항습제어 기술의 신뢰성을 확보했다. 산업현장에서의 공조기능은 제품(Product)의 품질을 좌우하는 중요 요소로 오랜 시간 안정적으로 환경을 유지할 수 있는 신뢰성 확보가 절대적으로 필요했기 때문이다. 

LG전자는 지난 2020년 시스템에어컨의 고효율 인버터압축기 기술을 토대로 산업용인버터 실외기 모델을 개발하고, 지난해 전용제어기인 LG 비콘(BECON) 제어솔루션을 접목함으로써 산업용 특수공조 최적솔루션을 확보했다. 

◇ 작은 시장 규모 불구 잠재력 존재 
산업용 공조기 시장의 규모는 실외기, 공조기, 자동제어 등을 모두 포함하더라도 매우 적다는 것이 관련업계의 공통된 반응이다. 특히 현재 시장점유율(MS)은 정속형 CDU가 대부분으로 추정된다. 하지만 에너지 절감 요구가 커짐에 따라 인버터 방식의 히트펌프실외기 방식으로 빠르게 전환될 것으로 예상했다. 

LG전자는 산업용 인버터실외기의 경우 공랭식 실외기로 약 300마력 이하의 중소형 산업현장에 적합한 솔루션이라고 강조했다.

이러한 예측으로 LG전자는 지난 2020년 배터리 분리막 제조공장의 냉각 제습 설비를 필두로 클린룸, 드라이룸, GMP, GLP, HACCP 등 다양한 산업 현장에 산업용 인버터실외기를 공급하고 있다. 특히 356일 100% 외기 도입 조건으로 항온항습이 요구되어 에너지 소비량이 많은 GLP, GMP 시설에는 고효율 인버터와 핫가스 재열사이클 적용을 통해 안정적으로 운전하는 성과를 거뒀다.

제습로터의 구성이 필수인 저습 룸 공조의 경우, 증발온도 능동제어 기술을 활용해 코일 결빙에 대한 걱정 없이 냉각제습 능력을 극대화하는 기술력까지 선보였다. 제습로터의 재생에너지 투입을 최소화하는 고효율 복합제습솔루션을 선보인 것. 

현재 산업용 인버터실외기는 꾸준히 시장을 넓혀가고 있다. 배터리 관련 공정뿐 아니라 저습 환경이 요구되는 제조현장 등에서 관심을 갖고 있기 때문이다. 

◇ 바이오산업현장서 운영비 절감 
가장 최근에 산업용 인버터실외기가 적용된 분야는 바이오클린룸 현장이다. 우정바이오 신약클러스터 현장의 경우, 가장 민감한 시설인 실험동물실과 동물이용생물안전3등급(BSL3) 연구시설을 모두 보유했다. 이들 시설은 실험동물의 건강뿐 아니라 실험 중인 각종 데이터의 신뢰성 확보를 위해 항온항습 유지가 절대적으로 요구된다. 365일 24시간 100% 외기를 도입하기에 대표적 에너지 다소비 설비이지만 고효율 인버터 기술과 응축폐열을 활용해 에너지 저감을 실현하고 있다. 

LG전자 관계자는 “자사 설비로 민간 신약 클러스터 현장에서의 운영비를 절감하는 데 크게 일익하고 있다”며 “바이오산업 전반의 탄소중립에도 일조하는 등 바이오업계의 인기 견학코스로 급부상했다”고 말했다. 

앞으로 산업용 공조시장도 탄소중립 등을 실현하기 위한 기술력 강화에 초점을 두고 무게중심이 옮겨가고 있다. LG전자도 대공간 공조기의 실외기에만 국한되지 않고 다양한 실내기의 조합을 위한 개발이 필요하다는 입장이다. 

따라서 일반 실내기로 확대 적용함으로써 산업시장의 다양한 공간과 용도에 적용할 수 있는 제품 개발을 검토하고 있다. 산업용인버터 실외기가 지닌 정밀온도제어 기능, 핫가스 재열 및 연속운전 기능을 적극 활용할 경우 기술경쟁력을 끌어 올릴 수 있다는 판단에서다. 

가장 먼저 다양화되는 시장 환경에 대응하기 위해 다양한 공조설비간 기능을 융복합해 유기적으로 제어할 수 있는 자동제어 기술을 만들어 공조시스템과 제어시스템을 일괄 공급하는 총합 공조솔루션을 제공하는 방향으로 시장 확대를 꾀하고 있다.

◇ 과감한 도전으로 산업용시장 개척
국내 산업용 공조시장의 규모는 상업용 개별공조시장과 비교할 때 비교적 작은 편이다. 상업용시장은 인버터 기술이 일반화됐지만 산업용 시장은 아직 걸음마 단계에 불과한 것. 그만큼 기술 부문에서도 격차가 존재한다. 이는 신기술 개발을 위해 LG전자가 부담해야 할 위험도(Risk)가 크다는 것을 의미한다. 

하지만 LG전자는 이에 굴하지 않고 과감한 도전장을 내밀어 기술개발을 지속할 방침이다. 탄소중립을 실현하기 위한 공조전문기업으로서의 사회적 책임을 다하기 위해서다.

LG전자 관계자는 “냉동사이클에서 인버터 기술의 완성은 매우 복잡하고 어려운 기술개발 과정을 거쳐야 하고 시험과정에서 많은 비용이 필연적으로 수반된다”며 “산업 전반에 인버터 기술을 접목할 수 있는 부분을 지속적으로 추진하고 현실화하겠다”고 약속했다.

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