"오염 제로"...기계연, 친환경 물 냉매 냉각시스템 첫 개발

냉각시스템 유지보수 비용, 에너지소비량 대폭 절감

냉매로 인한 대기오염을 막기 위해 환경규제 기준이 강화되면서 2045년까지 냉매 종류에 따라 전량 폐기 또는 사용량의 80%를 감축해야 한다.

아울러 친환경 합성냉매는 일부 기업이 시장을 독점, 가격이 비싸기 때문에 대안이 필요한 상황이다.

물 냉매 시스템 원천기술 확보

한국기계연구원(이하 기계연)은 히트펌프연구센터 김정철 선임연구원이 환경오염지수가 ‘0’인 물을 냉매로 하는 냉각기술을 국내 최초로 개발했다고 25일 밝혔다.

친환경 물 냉매 냉각 시스템을 개발한 김정철 선임연구원. 한국기계연구원

이를 에어컨이나 산업용 냉방기에 적용할 경우 비용절감과 더불어 탄소중립에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

기존 암모니아, 프로판 등 냉매는 가연성이거나 독성을 가져 관련법에 따라 냉각장치에 별도 안전시설을 반드시 구비한다. 반면 물은 무독성이고 비가연성 특징을 지녀 별도 안전시설을 구비하지 않아도 된다. 

김 선임연구원은 기존 합성냉매를 사용하는 압축기와 달리 물을 냉매로 사용할 수 있는 원심식 압축기와 증발기 및  응축기를 개발했다. 

물을 냉매로 사용하려면 냉각시스템에서 증발기 내부를 7℃ 이하로, 응축기 내부를 35℃ 이상으로 하면서 진공상태를 유지해야 한다.

이에 김 선임연구원은 물 표면장력을 고려해 증발기와 응축기 구조에 맞게 전열관을 배치했다.

친환경 물 냉매 냉각기 구조. 한국기계연구원

이를 통해 압축하기 어려운 물의 특성에 맞춰 기존 시스템과 같은 기능을 유지하면서도 냉각 과정에서 물의 장점을 최대한 활용할 수 있도록 했다.

이번에 개발한 냉각 시스템은 가격을 기존 냉매보다 최고 1/100 수준으로 낮출 수 있고, 냉각시스템 유지보수 비용도 대폭 줄일 수 있다. 또 물을 냉매로 사용하면 열을 효율적으로 흡수하고 방출할 수 있어 에너지 소비량도 줄어든다.

김 선임연구원은 “이번 성과는 일부 나라에서만 개발한 물 냉매 냉각기·히트펌프시스템을 개발한 국내 첫 사례”라며 “친환경 냉매 기술을 상용화 할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com
이재형 기자 jh@kukinews.com