한국에너지기술연구원이 프레온 가스나 수소불화탄소(HFC) 같이 지구온난화를 유발하는 냉매 대신 공기를 냉매로 활용하는 냉동 기술을 개발했다.
최근 전 세계가 불화온실가스가 포함된 제품의 판매를 규제하고 있다. 한국의 주요 수출품인 에어컨, 자동차, 반도체 공정에도 불화온실가스가 널리 쓰이기 때문에 대체 기술 개발이 시급하다.
연구진은 공기 냉동 방식에 사용되는 일체형 초고속 컴팬더를 개발하고, 이를 바탕으로 공기 냉각 시스템을 제작했다. 공기를 냉매로 사용해 섭씨 영하 60도까지도 온도를 낮출 수 있는 기술이다.
기존의 냉동 시스템은 주로 증기 압축식 사이클 방식을 사용했다. 액체 냉매가 증발하면서 열을 흡수해 냉각이 이뤄지는 방식이다. 설계가 간단한 대신 지구온난화를 촉진하는 불화온실가스가 냉매로 사용된다.
연구진은 액체를 증발시키는 기존 방식 대신 기체를 압축하고 열교환과 팽창을 거쳐 저온의 기체를 만드는 방식을 설계했다. 시스템 설계 난이도가 높지만, 액체 냉매 없이도 냉각이 가능하다. 연구진은 압축기와 팽창기, 모터를 하나의 축으로 연결하는 컴팬더 시스템을 고안해 문제를 풀었다.
연구책임자인 이범준 책임연구원은 “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 있으며 초저온 냉열이 필요한 반도체 공정, 의약, 바이오 분야에 적용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
