Study on the Optimal Condition of a Dehumidifier with the Desiccant System

Abstract

데시컨트 시스템 중 제습기 최적 조건에 관한 연구

김 준 호 부경대학교 대학원 기계공학 학연협동 과정

지구온난화 등 지구 규모의 환경문제에 대응하기 위해 에너지를 절약하기 위한 여러 방안들이 강구되고 있다. 그 중에서도 에어컨과 같은 기존 공조장치는 공기를 노점온도 이하로 냉각하여 공기에 포함된 수분을 결로시켜 제습을 하기 때문에, 설정온도를 높이는 것은 실내의 습도 상승을 초래한다. 이것은 우리나라와 같은 고온다습한 환경에서 실내습도가 상승하기 때문에 불쾌감이 더욱 높아질 수 밖에 없다. 게다가 대부분의 냉매압축식 냉방장치에 이용되고 있는 냉매인 프레온의 지구온난화계수는 이산화탄소에 비해 매우 크므로, 이를 대신하여 신재생에너지를 활용한 제습시스템의 공조장치 개발이 불가피하다. 이러한 배경에서 먼저 겨울철 난방 및 급탕용으로만 이용되는 태양열 온수기를 여름철 냉방 및 제습에도 적용 가능한 멀티 냉난방 시스템으로 구축하기 위한 제습기에 관한 실험을 행한 결과를 분석할 필요가 있다. 본 논문은 이러한 연구를 바탕으로 본 시스템의 냉방 및 제습 능력을 예측하기 위한 태양열온수기의 냉난방 시스템의 설계자료로 제공하고자 한다. 먼저 액체흡수제를 이용하는 실험 장치를 제작하여, 성능에 영향에 미치는 용액 온도와 풍량을 변화시키면서 실험을 행하였다. 실험을 수행한 결과, 풍량이 적을수록 풍량비에 대한 제습량 효율이 낮아지나, 용액의 설정 온도 변화는 그다지 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다. 각 조건들의 에너지 소비량 비교에 있어서는 높은 효율과 에너지절약을 하기 위한 최적 설정이 용액의 온도가 높고 풍량이 적어야 한다는 것을 실험으로부터 얻었다. 인간의 쾌적 환경 측면에서는 풍속이 느리고 설정 온도가 낮아야 효과적이었다. 아래에 실험에서 얻은 결과들을 요약하였다. 먼저, 액체흡수제의 온도는 그다지 효율에 영향을 미치지 못하였다. 또한 풍량이 많을수록 풍속이 빨라져 제습기울기가 가파르지나 전체적인 제습량은 감소하였다. 게다가 풍속을 향상시키기 위하여 송풍기의 소비전력량을 크게 함으로서 칠러 용량까지 악영향을 미쳤다. 또한 설정된 용액의 온도를 급격하게 낮추기 위해서는 제어 측면에 큰 부하를 주었으며, 이는 칠러의 동력 프로파일에서도 알 수 있었다. 또한 용액 온도가 10oC 에서 풍속이 2m/s에서 3m/s로 높아졌을 때 칠러의 소비전력량이 시간당 10kJ로 증가하였다. 또한 풍속이 2m/s일 때 용액의 온도가 액체흡수제의 온도가10oC에서 15oC로 증가하였을 때는 칠러의 소비전력이 오히려 시간당 12kJ로 감소하였다. 결론적으로 최적 조건에서 칠러의 작동 요소들을 셋팅(setting)함으로써 에너지 절약이 될 수 있음을 알 수 있었다. 상기의 결과로부터 판단을 할 때, 제습기의 최적 시스템에서는 칠러의 용액온도 설정을 급격하게 하면, 그 만큼 전체적인 부하변동에 큰 영향을 미침을 알 수 있었고, 풍속의 급격한 변화를 주게 되면 전체 시스템의 제어 측면에서 그 만큼 응답이 늦어짐을 알 수 있었다. 따라서 제어 모드에서의 기법이 전체의 에너지 소비전력 절감에 영향을 미침을 알 수 있었고, 이러한 제어모드의 설정은 시스템의 가동 면에서부터 거주자의 쾌적 범위까지 모두 포함되어야만 할 것이다.