산업용 대용량 초저온 냉각기술로 지구 온난화 막는다

한국기계연구원

고준석 한국기계연구원 에너지저장연구실장이 고준석 실장이 터보-브레이튼 냉각시스템에 대해 설명하고 있다. 기계연 제공

지구 온난화에 전혀 영향을 미치지 않는 냉매를 적용한 ‘대용량 초저온 터보-브레이튼 냉각시스템’의 냉각성능 시험이 국내에서 처음으로 성공했다.

한국기계연구원은 고준석 탄소중립기계연구소 에너지저장연구실장 연구팀이 ‘지구온난화지수(Zero GWP)' 냉매를 이용한 터보-브레이튼 냉각시스템을 개발하고 영하 100도에서 10킬로와트(kW) 이상의 냉각용량을 확인하는 운전시험에 성공했다고 20일 밝혔다. 터보-브레이튼 냉각시스템으로 대용량 초저온 냉각기술 개발의 실 운전을 통한 입증은 국내 최초다.

연구팀은 자체 개발한 원심압축기와 터보팽창기를 이용해 터보-브레이튼 냉각시스템을 개발했다. 

터보-브레이튼 냉각기술은 분당 수만~수십만으로 고속 회전하는 터보기계를 이용한 냉각시스템이다. 초전도 케이블 냉각, 극저온 유체 과냉각, LNG 재액화 등에 사용된다. 

터보-브레이튼 냉각기술과 관련해 최근에는 탄소 중립과 냉매 규제 강화에 맞춘 고효율-지구온난화지수(GWP) 저하 냉각기술 개발이 요구되고 있다. 

이번에 개발한 터보-브레이튼 냉각시스템은 5.5~11kW 범위에서 자유롭게 용량 제어가 가능하다. 지구온난화지수가 전혀 없는 냉매를 사용해 최근 산업계의 요구 방향인 ‘초저온, 대용량, 고효율’을 모두 만족할 수 있다.

연구팀은 또 그간 전량 수입에 의존하던 핵심부품인 원심압축기와 터보팽창기를 자체 개발하고 국산화한 데 이어 국내에서 성공 사례가 없었던 터보-브레이튼 냉각시스템 실 운전 성능시험까지 성공해 전주기 기술을 확보하게 됐다.

연구를 이끈 고준석 실장은 “3년 이내에 산업용 칠러에 적합한 형태로 시스템을 개발해 반도체 산업 등 다양한 산업 현장에서 사용할 수 있는 수준으로 발전시키겠다”고 말했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]