에너지연, 공기를 냉매로 쓰는 냉동 기술 개발…국내 처음

공기 냉매 적용 초고속 냉방·냉동 시스템. (에너지연 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 한국에너지기술연구원은 프레온 가스, 수소불화탄소 등 지구온난화를 유발하는 냉매 대신 공기를 냉매로 활용하는 냉동 기술을 국내 처음으로 개발했다고 22일 밝혔다.

지난 3월 발효된 유럽연합의 ‘불화온실가스 규제 개정안’에 따르면 2025년부터 불화온실가스가 포함된 제품이 단계적으로 판매 중지되고 불화온실가스를 활용하는 공정의 규제도 강화될 전망이다.

우리나라의 주요 수출품인 에어컨, 자동차와 반도체 공정 등에도 불화온실가스가 사용되고 있어 이를 대체할 수 있는 기술이 필요한 상황이다.

이에 연구진은 공기 냉동 방식에 사용되는 일체형 초고속 컴팬더를 개발하고 국내 최초로 공기 냉각 시스템을 제작하는데 성공했다. 개발된 시스템을 사용하면 공기를 냉매로 활용해 영하 60도의 온도환경을 만들 수 있다.

기존의 냉동·냉각 시스템에는 주로 증기 압축식 사이클 방식이 사용됐다. 증기 압축식 사이클 방식은 액체 냉매가 증발하면서 열을 흡수해 냉각이 이뤄지는 방식으로 구조와 설계가 간단해 여러 분야에서 폭넓게 사용된다. 하지만 지구온난화를 촉진하는 불화온실가스를 냉매로 사용한다는 단점이 있었다.

연구진이 개발한 컴팬더를 적용한 냉각 시스템은 한 시간 만에 공기를 영하 60도 이하로 냉각하는데 성공했다. 특히 영하 50도 이하의 냉열을 생성할 때는 기존의 증기 압축식 시스템보다 냉동 효율도 더 높다. 이론적으로는 영하 100도까지 냉각이 가능한데 이때의 냉동 효율은 증기 압축식 대비 50% 이상 향상될 것으로 예측했다.

이범준 한국에너지기술연구원 에너지변환실 박사. /뉴스1

이범준 박사는 “환경 규제로 인해 지구온난화 지수가 높은 냉매를 주로 활용하는 냉동 시스템이 친환경 냉매 사용으로 발 빠르게 전환되고 있다”며 “현재 영하 100도 이하의 냉열을 생산 수 있도록 성능 개선을 진행하고 있고 초저온 냉열이 필요한 반도체 공정, 의약, 바이오 분야에 적용될 것으로 기대한다”고 말했다.

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