전기에너지의 사용 증가와 이상기후 발생으로 인해 전기식 냉난방기기 사용량이 늘면서, 전력수급 문제가 국가적 이슈로 대두된 바 있다.

이에 최근 정부의 에너지 정책기조는 ‘에너지이용 효율화’에 가중치를 두고 있으며, 공동주택이나 상업시설에 대한 에너지 절약형 기계설비 도입을 적극 추진하는 추세다.

대표적으로 수급이 안정적인 가스를 열원으로 하는 가스보일러, 가스히트펌프, 흡수식 냉온수기 등 온열‧냉방 기기를 들 수 있다. 주로 공공주택 및 상업시설에 적용되는 중대형 가스기기는 용량에 비례해 국가 에너지절감 기여도는 상대적으로 클 수 밖에 없다. 

경동나비엔, 귀뚜라미보일러, 린나이코리아 등 국내 보일러 제조사들도 상업용 온수‧난방 시장을 겨냥한 ‘캐스케이드 시스템’ 개발‧보급을 통해 이러한 정책 부응과 사업다각화라는 두 마리 토끼를 잡고 있다.

캐스케이드(Cascade)는 에너지시설의 운영효율을 극대화한 기술로 최근 각광받는 시스템이다. 가정용(소형) 온수기․보일러를 병렬로 연결해 필요한 용량을 자유자재로 설계, 설치가 가능하며, 열원의 콘덴싱 효과와 대수제어 기능으로 부하별 에너지 절감에 최적화됐다.

이 밖에 시스템 운전의 안전성, 향상된 유지관리와 시공성 등 다양한 장점이 있는 신개념의 온열원 시스템이다.

특히, 상업용 온열시장에 주로 보급되고 있는 중대형 보일러보다 경제성과 효율성에서 탁월한 성능을 보인다.  

서울과학기술대가 캐스케이드 시스템과 중용량 보일러의 운전효율을 비교분석한 연구결과에 따르면 소용량 캐스케이드 시스템의 에너지 효율이 중형 보일러 대비 29.53~31.16%(6개 시설 비교시험) 높은 것으로 나타났다. 아울러 초기투자비용과 유지관리비용을 고려해 경제성을 분석한 결과 멀티 보일러 시스템의 도합 지출비용은 7천9백여만원, 중용량 보일러 시스템의 경우 1억7천여만원으로 멀티 보일러 시스템의 경제성이 26.6% 높은 것으로 분석됐다.

최근에는 캐스케이드 시스템에 대한 설치기준 규제가 완화되면서 상용화 여건도 조성되고 있다.

지난해 9월 가스기술기준위원회는 KGS GC209(상업·산업용 가스보일러 설치·검사 기준) 상세기준 개정안 의결을 통해 캐스케이드 연통에 설치할 수 있는 보일러‧온수기의 용량을 232.6kW 이하로 확대했으며, 제조사가 정하는 대수까지 설치할 수 있도록 설치 기준을 완화했다.

이로써 그간 캐스케이드 보급 확대에 가장 큰 걸림돌로 작용했던 제도적 요소가 해소됨에 따라, 향후 상업용 온수‧난방 시장에서 캐스케이드 시스템의 수요는 더욱 늘어날 전망이다.

업계의 한 관계자는 “캐스케이드는 최근 온수기 개별 비례제어에 따른 건물의 연간 가스사용량 절감과 시스템 고장 시 대체 운전이 가능하다는 점에서 건설‧설비 업계에서 크게 주목받고 있다”며 “캐스케이드 상용화에 따른 가스보일러, 온수기의 개별 공급규모 확대도 기대된다”고 말했다.   

-------------------------경동나비엔 캐스케이드 시공사례 [잠실수영장·수원야구장]-------------------------

에너지·비용 절감 등 현장 만족도 높아

경동나비엔(대표 홍준기)은 콘덴싱 기술과 대수제어 시스템 연동으로 친환경·고효율 제품을 구현한 국내 최대 캐스케이드 보급업체로 꼽힌다. 이 회사는 ‘원격케어 솔루션’ 기반의 차별화된 캐스케이드 제품을 국내외에 보급하고 있다.

대표적인 국내 설치사례가 바로 잠실 제1수영장과 수원 KT위즈파크 야구장이다.

여름철 1일 최대 3천명이 찾는 잠실 제1수영장의 경우 특히 시설 이용객이 최근 늘면서 열용량 추가 수요가 발생해 남자 사우나시설의 급탕용 열원설비 증설과 함께 여자 사우나시설에도 급탕용 가스온수기 48,000㎉/hr급 28대를 추가 설치했다.

현재 기존 급탕용 열원설비까지 48,000㎉/hr급 온수기 총 56대가 운영되고 있으며, 이는 여자 샤워실 75개와 남자 샤워실 100개에 부분 부하에 따른 온수 제공이 가능하다. 잠실수영장의 경우 캐스케이드 도입으로 가스사용량과 비용을 크게 줄이면서 경제성을 확보했다. 잠실수영장 시설관리팀에 따르면 5톤급 중형보일러를 사용했을 당시인 2013년 가스소비량이 약 56만5천㎥이었던 것이 캐스케이드를 적용한 지난 2014년 43만6천㎥으로 23%가량 줄은 것으로 나타났다. 가스비 지출도 2013년 5억6천여만원이었던 것이 1년 뒤에는 약 16% 감소한 4억7천여만원으로 집계됐다.

이와 함께 경기도 수원시 장안구에 위치한 수원종합운동장 내 KT위즈파크야구장의 경우 가스온수기 48,000㎉/hr급 16대가 파이프 모듈로 적용된 대형 캐스케이드 현장이다. 경기가 없는 날에도 탱크 내 온수온도를 유지하기 위해 보일러를 가동해야 하는 반면, 캐스케이드 탱크리스(無탱크) 급탕방식은 손실열 방지로 에너지를 크게 절약할 수 있다.

------------------------린나이 가스온수기 캐스케이드 시공사례 [안산올림픽기념관]------------------------

가스사용량 산업용보일러 대비 20% 절감

지난 2000년 온수기 캐스케이드 시스템을 처음 선보인 린나이코리아(대표 강영철)는 오랜 캐스케이드 제조·설계·서비스 역량을 바탕으로 최근 상업용 온수시장에서 점차 입지를 넓혀가고 있다.

올해 제주 골든튤립 함덕호텔 7개층에 객실 급탕용으로 136만5000kcal/h 용량의 콘덴싱 온수기(39000kcal/h, 35대) 캐스케이드 시스템을 보급했고, 서울 금천 롯데캐슬 골드파크 내 스포츠클럽에 샤워실 급탕용으로 42만9000kcal/h 용량의 온수기 캐스케이드(39000kcal/h, 11대)를 설치한 사례가 대표적이다.

여기에 최근에는 안산도시공사가 운영하는 안산올림픽기념관에도 화장실, 샤워실 급탕용으로 총 46만8000kcal/h 용량(39000kcal/h, 12대)의 캐스케이드 설치를 완료하면서 일반 상업용 건물에서 지역 공기관까지 시스템 공급 영역을 넓혔다.

기존에 3톤급 산업용 온수보일러 2대를 운용했던 안산도시공사는 최근 캐스케이드 시스템으로 과감한 설비 전환을 시도했다. 시설 이용자가 가장 많은 피크시간대(오전 6~8시)에도 온수기 3~4대 부분 가동만으로 원활한 온수공급이 가능한 캐스케이드 도입으로 시설운용 효율이 대폭 높아지면서, 안산도시공사 측은 신규 설비 도입이 성공적인 시도였다고 평가하고 있다.

실제로 안산도시공사 지하실에 설치된 린나이 캐스케이드 시스템은 메인 기기를 제외한 11대의 온수기에 각각의 고유넘버(SL-01~SL-11)가 지정돼 있다. 중앙관제 모니터링 시스템을 통해 기기별 On·Off 및 온도 제어는 물론, 실시간으로 출탕온도 및 유량(L/min) 상태를 확인할 수 있었다. 이 밖에 기기고장 알림 기능도 있어 유사 시 즉각적 대응이 가능한 프로세스가 구축된 상태다.