액체냉매 NO… 이젠 공기로 냉각 OK

에너지기술연, 신개념 냉각 냉동시스템 개발
기체 압축 후 열교환과 팽창 거쳐 저온 기체 생산

에기연 연구진 모습.

한국에너지기술연구원은 지구 온난화를 유발하는 냉매 대신 공기를 냉매로 활용하는 냉동·냉각기술을 개발했다. 사진은 에기연이 개발한 냉동·냉각기술 장치. 에기연 제공

지구온난화의 주범인 '냉매'를 공기로 대체해 냉동·냉각에 활용할 수 있는 기술이 개발됐다. 앞으로 냉동기뿐 아니라 건물 난방과 급탕 등에서 완전한 제로 지구온난화지수 시스템 구현에 기여할 전망이다.

한국에너지기술연구원은 프레온가스, 수소불화탄소 등 지구 온난화를 유발하는 냉매 대신 공기를 냉매로 활용하는 냉동·냉각 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

지난 3월 발효된 유럽연합의 불화온실가스 규제 개정안에 따라 내년부터 불화온실가스를 포함한 제품은 단계적으로 판매가 중지된다. 우리나라 주요 수출품인 에어컨, 자동차와 반도체 공정 등에 불화온실가스를 사용하고 있어 이를 대체할 수 있는 기술이 필요한 상황이다.

연구팀은 공기를 냉매로 하는 역 브레이튼 사이클(압축→열교환→팽창→냉각)의 냉동·냉각 시스템을 개발했다. 이 시스템은 기체를 압축한 뒤 열교환과 팽창을 거쳐 저온의 기체를 만드는 방식으로, 액체 냉매 없이도 냉각이 가능하다. 이 시스템을 이용하면 공기를 냉매로 활용해 영하 60도의 환경을 만들 수 있다. 연구팀은 역 브레이튼 사이클 시스템을 구현하기 위해 압축기와 팽창기, 모터를 하나의 축으로 연결하는 컴팬더 시스템을 제작해 각각의 부품이 최고의 효율로 동작할 수 있도록 고도의 설계 기술을 적용했다.

연구팀은 냉동·냉각 시스템은 한 시간 만에 공기를 영하 60도 이하로 냉각하는 데 성공했다. 또한 영하 50도 이하에서는 기존 증기 압축식 시스템보다 냉동 효율이 더 높다. 이론적으로는 영하 100도까지 냉각이 가능한데, 냉동 효율은 증기 압축식 대비 50% 이상 향상될 것으로 기대된다.이범준 에기연 박사는 "영하 100도 이하의 냉열을 생산할 수 있도록 성능 개선을 진행하고 있으며, 초저온 냉열이 필요한 반도체 공정과 의약, 바이오 분야 등에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr