美 에너지부 산하 국립연구소와 증기압축 기술 고도화…단일 압축기로 안정적 난방·온수 구현 목표
삼성전자가 미국 에너지부(DOE) 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 협력해 영하 30℃ 이하의 극저온 환경에서도 안정적인 난방이 가능한 차세대 히트펌프 기술 개발에 나선다고 밝혔다. 오크리지 국립연구소와 ‘한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발(Cold Climate Vapor Compression Space Heating and Multi-functional Equipment)’ 연구를 진행한다는 것이다.
이번 연구는 단일 압축기를 기준으로 영하 30℃ 이하 환경에서도 효율적이고 안정적인 난방과 온수 공급이 가능한 증기압축 기술을 구현하는 것이 목표다. 연구는 내년 상반기까지 진행한 뒤 미국 알래스카의 극한 환경에서 성능과 신뢰성을 검증할 예정이다.
업체 측에 따르면, 증기압축 기술은 냉매를 압축·순환시켜 외부의 열을 실내로 전달하는 히트펌프의 핵심 기술이다. 외부에서 열을 흡수한 냉매를 압축해 고온·고압 상태로 만든 뒤 발생한 열을 실내 공기나 물로 전달하는 방식으로 난방뿐 아니라 냉방과 온수 공급에도 활용할 수 있다.
다만 외부 기온이 낮아질수록 성능이 떨어지는 한계가 있어 영하 30℃ 이하의 극저온이 장기간 지속되는 북미·북유럽 등에서는 높은 난방 성능과 신뢰성 확보가 중요하다는 설명이다.
삼성전자는 이를 위해 압축기에 회전식 스크롤 방식을 적용해 성능과 안정성을 높일 계획이다. 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하면서 냉매를 압축하는 방식으로, 기존 방식보다 에너지 손실이 적고 장시간 운전 안정성이 높아 한랭지 난방에 유리하다는 설명이다.
냉매량을 제어해 압축기 과열을 방지하고 성능을 최적화하는 ‘플래시 인젝션(Flash Injection)’ 기술도 적용한다. 장기간 작동으로 열효율이 떨어지는 현상을 기기가 감지하면 필요한 냉매를 추가 주입하는 방식이다.
알래스카서 극한 환경 실증…HVAC 제품 확대 적용
삼성전자는 연구를 통해 개발한 기술을 미국 알래스카 페어뱅크스에 위치한 로키국립연구소(NLR) 필드테스트 랩에서 실증할 예정이다.
페어뱅크스는 월평균 최저 기온이 영하 40℃ 안팎이며 역대 최저 기온이 영하 50℃ 이하까지 내려가는 한랭 지역이다. 연구진은 혹한기 난방 성능과 에너지 효율, 장시간 운전 안정성, 온수 공급 성능 등을 종합적으로 검증할 계획이라고 전했다.
삼성전자는 실증 결과를 토대로 관련 기술을 냉난방 겸용 시스템에어컨과 히트펌프 보일러 등 다양한 냉난방공조(HVAC) 제품에 확대 적용하고 글로벌 난방 전기화 시장에 대응한다는 방침이다.
임성택 삼성전자 DA사업부 부사장은 “이번 협업은 실제 극저온 환경에서 삼성의 고효율 기술과 기기 신뢰성을 증명하는 중요한 계기가 될 것”이라며, “연구 데이터를 바탕으로 탄소 배출을 줄이면서도 성능과 에너지 효율을 극대화한 히트펌프 제품을 글로벌 시장에 선보일 것”이라고 말했다.
<저작권자(c)스마트앤컴퍼니. 무단전재-재배포금지>
