▲ [사진 = ㈜대명엔지니어링]

최근 탈세계화가 글로벌 주요 키워드로 떠오르고 있다. 세계화, 국제화를 벗어나고자 하는 현상은 2016년 영국의 브렉시트가 단초가 된 이후, 미·중 무역전쟁과 러시아·우크라 전쟁을 통해서 더욱 가속화되고 있다. 탈세계화가 진행된다는 것은 세계 각국이 모두 엮여있는 가치의 사슬이 약해진다는 것을 의미한다. 냉전 시대 이후 급격한 세계화, 그리고 공급과 수요에 의해 활발하게 이루어지던 국가 간의 거래가 재고되고 있는 상황이다.
이러한 탈세계화 움직임에 맞춰 가장 유심히 봐야 할 부분은 에너지 자립이다. 기름 한 방울 나오지 않는 우리나라의 에너지 자립은 불가능하지만 자립도를 높이는 것은 가능하다. 따라서 현재 우리나라를 비롯한 각국 정부는 신재생에너지 확충에 엄청난 노력을 하고 있으며, 이는 환경보호라는 글로벌 목적에도 부합한다. 하지만 신재생에너지의 개발에 앞서 더욱 중요한 것은 불필요하게 낭비되는 에너지를 줄이는 것이다.
실제로 우리나라는 에너지 다소비 업종의 에너지소비를 줄이고, 신재생에너지 인프라를 확대해 2050년까지 개인과 회사 및 단체 등에서 배출하는 이산화탄소와 같은 온실가스 배출량을 0으로 만드는 ‘2050탄소중립’ 정책을 추진하고 있다. 이처럼 에너지자립이 어느 때보다 많은 관심을 받고 있는 가운데, ‘세계 7대 에너지 다소비 기기’인 산업용 열교환기에서 혁신적으로 에너지소비를 줄일 수 있는 기술을 개발한 곳이 많은 주목을 받고 있다. 이에 본지에서는 그 주인공인 ‘㈜대명엔지니어링(대표 신경재)’를 찾아 집중 취재를 진행하였다.

▲ [사진 = ㈜대명엔지니어링]

냉난방·열교환기 분야의 선두주자, ㈜대명엔지니어링
국내 최초 난류 발생 장치 ‘VortexWitcher(보텍스위쳐)’ 기술 특허 및 혁신제품 인증
㈜대명엔지니어링은 냉난방 설비와 열교환기 분야에서 독보적인 기술 개발 및 우수한 품질의 제품 생산 체계를 구축하며 기술 발전을 위해 오랫동안 노력하고 있는 전문 기업이다.
㈜대명엔지니어링은 지난 2015년 국내 최초로 난류 발생 장치 ‘VortexWitcher(보텍스위쳐)’ 기술을 개발해 국내 특허는 물론 2019년 미국 특허를 취득하고, 2021년 6월에는 조달청 혁신제품 인증을 취득했다.
열교환기란 두 개 또는 그 이상의 유체 사이에서 열을 교환할 수 있게 고안된 장치로 유체의 냉각 또는 유체의 온도를 높이는 난방의 목적으로 서로 다른 유체의 열을 교환할 수 있도록 사용되고 있다. 대표적으로 냉장고와 에어컨 등이 이 열교환기를 응용하는 부분이며, 각종 산업현장에서도 필수 장비로 많이 이용되고 있다. 이 열교환기의 열전달 효율에 따라 에너지 사용량이 결정되기 때문에 산업현장에서 열교환기의 열전달 효율을 향상시키기 위해 다양한 형태로 기술적인 노력이 많이 이루어져 왔다. 이를 위해 일반적으론 열교환기를 구성하는 파이프에 부착되는 전열 핀의 형상이나 재질을 변경해 열전달 효율 향상을 꾀하거나 유체 흐름을 지연하기 위한 다양한 형태의 난류 발생 장치를 제안하곤 했다. 하지만 여러 문제점이 있어 큰 효과를 보지 못했다. 이에 ㈜대명엔지니어링에서는 형상이 단순하고 파이프 연결부에 적용되어 제작 및 시공이 편리하고 설치 운용 시 기존 기술 대비 유속의 지연이 발생하지 않고 난류 발생 영향에 의한 침착을 방지하는 부가적인 효과(파울링 개선)까지 갖춘 난류 발생 장치 ‘보텍스위쳐’를 개발했다.

▲ [사진 = ㈜대명엔지니어링]

열전달 효율 최소 10% 이상 증가, 난류 발생으로 파울링 개선과 설비 수명까지 향상
신경재 대표는 “난류 발생 장치를 적용함으로 인해서 에너지를 줄일 수 있고, 줄인 만큼 환경적인 문제를 해결할 수 있다”고 보텍스위쳐의 강점에 대해 언급했다. 난류 발생 장치(보텍스위쳐)는 열교환기를 구성하는 핵심부품인 파이프의 유입구에 장착되어 파이프 내에 흐르는 유체에 난류를 일으킨다. 이 난류 덕에 유체와 관내 벽면 접촉 면적과 유체의 파이프 내 체류시간이 확대되어 열전달 효율을 개선하게 된다. 이러한 방식을 통해 난류 발생 장치가 적용되지 않은 기존 제품 대비 10% 이상의 열전달 효율을 향상시킬 수 있으며, 그만큼 에너지 소비와 기기 가동 수준을 줄일 수 있다. 또한 난류의 발생으로 인해 유체의 흐름을 통해 유체와 파이프 및 핀에 접촉하는 면적이 확대되면서 열전달 효율이 높아지게 된다.
난류를 통해 회전하면서 유체가 파이프 내를 움직이기 때문에 파이프 내에 이물질이 잘 끼 지 않는 것도 최대 강점이다. 파이프 내에 유체를 흘려보낼 경우, 유체에 섞인 이물질이 이동 하면서 또는 파이프 내의 증발 등으로 인해 침착이 발생되고 이로 인해 내부를 부식시키거나 손상을 유발하게 된다. 보텍스위쳐는 관 내부에 난류를 발생시키기에 이러한 이물질(각종 화합물)들이 작동 유체에 섞여 침착, 부식되는 현상을 방지(파울링 개선)하게 된다. 파이프 내 화합물로 인한 침착, 부식을 해결하는 만큼 설비의 효율성을 높이고 수명을 향상 시키며, 정비의 용이성을 높여 엄청난 경제성과 에너지 절감 효과를 가져오게 된다.

▲ [사진 = ㈜대명엔지니어링]

다양한 기관에서 성능에 대해 정밀 분석한 결과 10% 이상 효율 개선
보텍스위쳐는 날개 형식의 부품으로 되어 있으며, 열교환기 파이프 입구 쪽에 삽입 또는 용접하여 설치하며 간단한 시공으로 장착할 수 있다. 또한 블레이드 숫자와 각도, 리드길이 등을 CFD모델링을 통해 최적의 형상을 찾아 제작한 후 열교환기에 파이프에 적용시켜 손쉽게 열전달 효율을 최대화 시킬 수 있다.
산학협력기관에 진행한 성능분석(CFD)을 보면 효율 개선 효과가 확실히 있었으며, 자체 비교 테스트 한 결과는 약20% 이상의 효율이 향상되는 것으로 나타났다. 쿨링타워(냉각탑)용 열교환기를 현장 시뮬레이션으로 테스트한 결과도 매우 흥미롭다. 현장 시뮬레이션 결과 열교환기에 보텍스위쳐 적용 시 열교환 효율이 20% 이상, 쿨링타워에 적용 시는 20% 이상 열교환 효율이 향상되는 것으로 밝혀졌다.
신경재 대표는 “당사의 보텍스위쳐를 사용함으로 인한 경제적 효과는 차치하더라도 엄청난 에너지를 절감할 수 있다. 또한 보텍스위쳐의 시공비용이 높지 않기 때문에 빠른 시간 내에 투자비를 회수할 수 있어 많은 기업과 하수처리장 등의 기관에서 많은 관심을 보이고 있다. 보텍스위쳐는 쿨링타워(냉각탑)열교환기를 비롯해서 공기조화기, 냉동/냉장 열교환기, 차량의 냉장/냉동장치, 온풍기 및 건지기를 비롯한 가열기기, 가스/정유/석유화학 플랜트, 발전소, 선박, 제철소, 제약 및 식품공장, 클린룸 항온항습장치 등 모든 열교환기에 적용하여 사용할 수 있다”고 언급했다. ㈜대명엔지니어링의 보텍스위쳐는 현재 한미약품을 비롯한 다양한 기업들에서 적용하여 사용하고 있는데, 실제로 설치 후 향상된 열효율에 대해서 큰 만족을 하고 있다. 앞서 언급한 것처럼 여러 곳에서 효율과 안정성을 인정받은 보텍스위쳐는 현재 혁신제품으로 인증되어 있다.

▲ [사진 = ㈜대명엔지니어링]

와류형 공기기술 기반 에어샤워 게이트 ‘싹스윕’ 공기 정화 및 살균을 한 번에
한편 ㈜대명엔지니어링은 난류 발생 장치의 기술을 응용하여 각종 미세먼지, 초미세먼지나 바이러스 등의 유해 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 싹스윕(SSAK-SWEEPER)을 개발하기도 했다. 싹스윕은 와류형 공기기술 기반 에어샤워 게이트로 2021년에 국내 특허 등록을 하고 2022년 7월에 조달청 혁신제품 인증을 획득한 제품이다.
상부와 좌·우측 3면에서 복합 헤파필터 UV-C 살균 모듈로 정화된 공기를 와류형 에어로 강력 분사해 출입자의 몸에 묻은 유해 물질을 깨끗하게 제거하는 에어샤워, 그리고 상부 전후에 넓게 펼쳐진 에어 토출구에서 분사된 바람으로 형성된 에어 커튼이 출입자로부터 제거된 유해 물질이 실내로 유입되는 것을 차단하는 제품이다. 아울러 좌우 슬릿홈에 다수의 독립된 흡입부를 설치해 탈락된 유해 물질의 출입자 흡입을 방지하였으며, 실내로 유출되지 않도록 포집 및 비산까지 방지한다. 또한 출입자가 없을 시에는 하부 흡입구를 통해 실내공기를 살균하고 정화한다. 간단하게 설명하면 미세먼지, 초미세먼지와 각종 유해물질이 실내로 유입되는 것을 막아 청정하고 안전한 실내 환경을 조성하는 제품이다.
이 밖에도 내부순환 시스템에 의해 공기를 정화하고 살균하기도 한다. 흡입된 각종 유해 물질은 좌우 하우징 내부에 설치된 헤파필터와 UV-C 살균모듈로 강력 살균 처리를 해며 내부 순환 방식으로 에어샤워-에어커튼 형식으로 분사된다. 출입자가 없을 시에도 작동 시간과 각종 기능을 설정하면 자동제어시스템을 통해 공기정화 모드로 변환해 실내 공기를 살균하고 정화하게 된다.

산업용 열교환기뿐 아니라 가정, 차량, 대형 선박 등 다양한 열교환기에 적용 가능
세계적으로 뛰어난 기술, 환경 사회적비용과 그린 뉴딜 정책에도 정확하게 부응하는 기술
오랫동안 열교환기의 효율을 높이는 일에 집중적으로 연구해온 ㈜대명엔지니어링 신경재 대표는 앞으로도 보텍스위쳐를 다양한 산업으로 적용시켜 나갈 계획이다. 신 대표는 마지막으로 “당사의 난류 발생 장치 보텍스위쳐는 산업용 열교환기뿐 아니라 가정, 차량, 대형 선박 등 다양한 열교환기에 적용이 가능한 기술이다. 보텍스위쳐의 사용은 일차적으로 산업플랜트의 에너지 효율 증대 효과를 불러오고, 국가적 에너지절감 정책에도 부합한다. 또한 탄소배출 감소를 통해 환경적 사회비용을 줄이는 한편 그린 뉴딜 정책에도 정확하게 부응하는 기술이라고 볼 수 있다. 세계적으로 봐도 보텍스위쳐와 같이 뛰어난 열효율 개선 효과를 가진 제품은 찾아볼 수 없다. 당사는 앞으로 마케팅에 집중하고 향후 해외시장에도 적극적으로 도전해나갈 생각이다”고 언급하며 힘찬 포부를 전했다.