[iR52 장영실상] 친환경 냉매로 소음 낮추고 냉난방 효율 높였다

LG전자 '일체형 냉온수용 공기열원 히트펌프'

◆ IR52 장영실상 ◆

왼쪽부터 김현종 책임연구원, 신정섭 책임연구원, 권경민 연구위원, 이종해 책임연구원.

2024년 34주차 IR52 장영실상 수상 제품으로 LG전자가 개발한 '일체형 냉온수용 공기열원 히트펌프'가 선정됐다.

이 제품은 화석 연료 대신 공기의 열에너지를 이용해 실내 공간에 냉난방을 공급하는 일체형 히트펌프다. 히트펌프는 냉매가 증발·압축·응축·팽창 등 사이클을 거치면서 외부 공기의 열을 내부로 이동시키거나 반대로 내부 공기의 열을 외부로 방출하는 원리로 작동한다. 보일러나 전기 히터에 비해 에너지 효율이 높고 친환경적이라 차세대 냉난방 장치로 각광받고 있다.

히트펌프 시장은 2022년 기준 6조원 규모로 빠르게 성장 중이다. 특히 세계 최대 난방 시장인 유럽에선 현지 보일러 업체를 포함해 한국, 일본, 중국 등 각국 업체들의 치열한 경쟁이 펼쳐지고 있다. 국내에서도 히트펌프 보급을 위한 정책 토론이 활발히 진행 중이다.

LG전자가 개발한 히트펌프에는 대표적인 친환경 냉매인 'R290'이 적용됐다. R290 냉매는 지구온난화지수가 3으로 기존 냉매에 비해 매우 낮은 반면 인화성(불이 잘 붙는 성질)이 강해 상용화가 어렵다는 특징이 있다.

LG전자는 이 문제를 해결하기 위해 발화원이 될 수 있는 부품들이 냉매와 직접 접촉하지 않도록 차단하는 구조로 제품을 설계했다. 또 냉매가 누설되더라도 빠르게 제품 외부로 확산되는 운전 알고리즘을 개발해 반영했다.

이 밖에 LG전자는 대용량 R290 스크롤 압축기를 개발해 난방 능력·효율을 10% 이상 개선했다. 또 히트펌프 열교환기의 고질적인 문제인 동파·결빙 문제를 해결해 겨울철 폭설 등 가혹한 조건에서도 안정적으로 난방을 제공할 수 있도록 했다.

이 제품은 경쟁사 대비 13데시벨(㏈)가량 낮은 업계 최저 수준의 운전소음인 49㏈을 달성해 야간 운전 시 이웃 간 분쟁 우려를 해소했다. 이외에도 가변형 일체형 구조로 현장 배관 구조에 맞추어 수배관 방향을 변경할 수 있도록 설계해 설치에 소요되는 시간을 크게 단축했다. 권경민 LG전자 에어솔루션사업부 연구위원은 "현재 주력인 단독주택용 히트펌프는 물론 다세대주택 및 상업용 시장까지 사업 영역을 확대하기 위한 제품을 개발 중"이라고 말했다.

주최 : 과학기술정보통신부

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[정지성 기자]