기계연, '0 GWP' 냉매 적용한 대용량 초저온 냉각기술 구현…지구 온난화 막는다

한국기계연구원 고준석 에너지저장연구실장팀이 개발한 '제로 GWP' 냉매 이용 터보 브레이튼 냉각시스템.

우리 연구진이 지구 온난화에 전혀 영향을 미치지 않는 냉매를 적용해 대용량 초저온 냉각시스템을 구현했다. 냉각성능 시험도 국내 최초로 성공했다.

한국기계연구원(원장 류석현)은 고준석 에너지저장연구실장팀이 '제로 GWP(지구온난화지수: 지구 온난화에 미치는 영향 지표)' 냉매를 이용한 터보-브레이튼 냉각시스템을 개발하고, 영하 100도에서 10킬로와트(㎾) 이상 냉각용량을 확인하는 운전시험에 성공했다고 20일 밝혔다.

터보-브레이튼 냉각기술은 수만~수십만 rpm의 고속 회전 터보기계를 이용하는 냉각시스템이다. 최근에는 반도체 제조공정과 바이오산업에서 대용량 초저온 냉각기술 요구가 급증하고 있으며, 동시에 탄소 중립과 냉매 규제 강화로 고효율 GWP가 낮은 냉각기술 개발이 요구되고 있다.

터보-브레이튼 냉각시스템으로 대용량 초저온 냉각기술을 실 운전 입증한 것은 이번이 국내 처음이다.

기계연은 자체 개발한 원심압축기·터보팽창기 등 터보기계로 터보-브레이튼 냉각시스템을 개발했다.

고준석 실장이 터보-브레이튼 냉각시스템에 대해 설명하고 있다.

5.5~11㎾ 범위에서 자유롭게 용량 제어가 가능하며, 제로 GWP 냉매를 사용해 최근 산업계 요구 방향인 '초저온·대용량·고효율'을 모두 만족하는 기술이다.

연구팀은 전량 수입하던 핵심부품인 원심압축기와 터보팽창기를 자체 개발 국산화한 데 이어, 국내 성공 사례가 없었던 터보-브레이튼 냉각시스템 실 운전 성능시험까지 성공했다. 전주기 기술을 확보했다.

고준석 실장은 “제로 GWP 냉매를 활용해 영하 100도 초저온에서 10㎾ 이상 대용량 냉각에 성공한 것은 산업계 요구 사항을 충족한 성과”라며 “3년 내에 산업용에 적합한 형태로 시스템을 개발해 반도체 산업 등 다양한 산업 현장에서 사용할 수 있는 수준으로 발전시키겠다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 기계연 기본사업 '반도체 제조공정 초저온 냉각시스템 핵심기계 개발' 과제의 지원을 받아 수행됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com