탄소중립을 목표로 한 국제적인 냉매 규제가 강화되는 가운데, 환경 오염 지수가 0인 물을 냉매로 사용하는 친환경 냉각 기술이 국내 최초로 개발되었다. 이 기술은 기존 화학 냉매보다 가격이 저렴하고 경제적이며, 향후 에어컨이나 산업 냉방기 등에 적용될 수 있어 탄소중립 실현에 크게 기여할 것으로 기대된다.
한국기계연구원(기계연) 히트펌프연구센터의 김정철 선임연구원이 이끄는 연구팀은 물을 냉매로 사용해 냉각 및 열 이동이 가능한 친환경 냉각 시스템 원천기술을 개발했다. 이 기술은 기존 화학 냉매 대신 물을 냉매로 사용하여, 경제적이면서도 친환경적인 냉각 솔루션을 제공한다.
친환경 물 냉매 냉각 시스템 모습
이번에 개발된 시스템은 기존의 합성 냉매를 사용하는 압축기와는 달리 물을 냉매로 사용하는 원심식 압축기와 증발기, 응축기를 포함한다. 물을 냉매로 사용하면 무독성, 비가연성의 특징 덕분에 별도의 안전시설이 필요 없다는 장점이 있다. 반면, 암모니아나 프로판 등 기존 친환경 냉매는 가연성 또는 독성이 있어 안전시설을 반드시 갖춰야 한다.
물 냉매를 사용하는 시스템은 증발기 내부를 7℃ 이하로, 응축기 내부를 35℃ 이상으로 유지해야 하며, 냉각 시스템 내부는 진공 상태여야 한다. 이 기술은 물의 특성에 맞게 설계되었으며, 기존 냉각 시스템과 같은 기능을 유지하면서도 물의 장점을 최대한 활용할 수 있도록 했다. 물의 표면 장력이 크기 때문에 증발기와 응축기의 전열관 배치를 합성 냉매 시스템과 다르게 구성했다.
현재 사용 중인 냉매는 환경규제 강화로 인해 2045년까지 사용량을 80%까지 감축해야 하며, 기존 냉매 대비 물을 냉매로 사용하는 시스템은 비용이 최대 100배까지 저렴하다. 이는 냉각 시스템 유지 보수 비용 절감과 에너지 소비량 감소로 이어져 전기 사용료 절감 효과도 기대할 수 있다.
이번 연구는 독일, 일본 등 일부 선진국에서만 개발되었던 물 냉매 기술을 국내에서 최초로 개발한 사례로, 국가적 경쟁력을 확보하는 데 큰 역할을 할 것이다. 기계연 김정철 선임연구원은 “국제적으로 요구되는 친환경 냉각기·히트펌프 기술 개발에 맞춰 국내에서도 체계적인 기술 개발과 상용화를 위해 노력하겠다”고 밝혔다.
이번 연구는 산업통상자원부 지원 '350kW급 자연냉매(R-718) 적용 압축식 냉각 기술 개발' 과제의 일환으로 수행되었다. 앞으로 이 기술은 국내외 냉방기 시장에서 큰 변화를 일으킬 것으로 예상된다.
친환경투데이 정하준 기자 press@greenverse.net |
