지구 온난화 영향 없는 냉매 적용, 대용량 냉각기술 개발

기계연, 터보-브레이튼 냉각시스템 냉각 성능 시험 성공

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 한국기계연구원은 에너지저장연구실 고준석 실장 연구팀이 지구 온난화에 전혀 영향을 주지 않는 냉매를 적용한 대용량 초저온 터보-브레이튼 냉각시스템 냉각 성능 시험에 성공했다고 20일 밝혔다.

연구팀은 '제로(Zero) GWP(지구온난화지수) 냉매'를 이용한 터보-브레이튼 냉각시스템을 개발하고 영하 100도에서 10kW 이상의 냉각 용량을 확인하는 운전시험에 성공했다.

터보-브레이튼 냉각시스템은 핵심 부품인 원심 압축기와 터보 팽창기 등 터보 기계를 이용해 기체를 압축하고 팽창시키는 과정을 반복해 냉각 효과를 얻는다.

이 기술은 초전도 케이블 냉각, 극저온 유체 과냉각, 액화천연가스(LNG) 재액화 등 제한된 영역에서 사용돼왔다.

하지만, 최근에는 반도체 제조공정과 바이오산업에서 대용량 초저온 냉각기술에 대한 요구가 급증하는 것과 함께, 탄소 중립과 냉매 규제 강화로 인한 고효율의 낮은(Low) GWP 냉각기술 개발이 필요한 상황이다.

높은 GWP 냉매나 폭발 위험성이 높은 자연 냉매를 이용하는 기존 증기-압축 방식의 초저온 칠러(chiller)는 대용량화의 어려움, 냉매 특성과 제한적 제어방식으로 인한 운전 온도 및 용량 제어 어려움이 있다.

이번에 개발한 터보-브레이튼 냉각시스템은 5.5∼11kW 범위에서 자유롭게 용량을 제어할 수 있고, 낮은 GWP를 넘어서는 제로 GWP 냉매를 사용해 산업계에서 요구하는 '초저온, 대용량, 고효율'을 모두 만족할 수 있는 기술이라고 연구팀은 설명했다.

고준석 연구실장은 "전량 수입에 의존하던 핵심 부품인 원심 압축기와 터보 팽창기를 자체 개발한 데 이어, 국내 최초로 터보-브레이튼 냉각시스템 실운전 성능시험까지 성공해 전주기 기술을 확보하게 됐다"고 의미를 부여했다.

그는 "3년 이내에 산업용 칠러에 적합한 형태로 시스템을 개발해 반도체 등 다양한 산업 현장에서 사용할 수 있는 수준으로 발전시키겠다"고 말했다.

jchu2000@yna.co.kr

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