삼성전자, 美 국립연구소와 한랭지용 차세대 난방 기술 개발 나선다

[헤럴드경제=김현일 기자] 삼성전자가 미국 에너지부(DOE) 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 함께 극한의 환경에서도 성능을 내는 차세대 난방기술 개발에 나선다.

9일 삼성전자에 따르면 이번 연구과제의 목표는 영하 30도 이하의 환경에서도 효율적이고 안정적인 난방 성능을 내는 기술을 구현하는 것이다. 연구 과제명은 ‘한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 설루션 개발’이다.

삼성전자는 내년 상반기까지 연구를 진행한 뒤 미국 알래스카의 극한 환경에서 기술 성능과 신뢰성을 검증하고 이를 다양한 히트펌프 냉난방공조(HVAC) 제품에 적용할 예정이다.

북미와 북유럽 등 한랭 지역은 영하 30도 이하의 환경이 장기간 지속돼 보다 높은 수준의 난방 성능과 신뢰성을 갖춘 차세대 증기압축 기술이 요구된다.

삼성전자는 냉매를 압축·순환시켜 외부의 열을 실내로 전달하는 증기압축 기술을 고도화할 계획이다. 이를 통해 에너지 효율이 높고 냉난방, 온수 공급까지 가능한 공조기기를 구현할 수 있다.

외부에서 열을 흡수한 냉매는 압축기를 거치며 고온·고압의 기체 상태로 압축된다. 이때 발생한 열은 열교환기를 통해 실내에 공기나 물로 전달된다. 이후 열을 방출한 냉매는 다시 액체 상태로 변해 외부의 열을 흡수한다. 이러한 과정을 반복해 난방·냉방·온수를 공급한다.

다만 증기압축 기술은 외기 온도가 낮아질수록 성능이 떨어지는 한계가 있다. 삼성전자는 압축기에 회전식 스크롤 방식을 적용해 성능을 높일 계획이다. 스크롤 방식은 피스톤이 직선 운동을 하며 냉매를 압축하는 기존 방식과 달리 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하면서 압축한다. 에너지 손실이 적고 안정성이 높아 장기간 운전이 필요한 한랭지 난방에 유리하다.

삼성전자는 압축기 과열을 방지해 성능을 최적화하는 냉매량 제어 기술 ‘플래시 인젝션’도 적용한다. 이 기술은 장기간 작동 시 열 효율이 떨어지는 현상을 기기가 감지해 냉매를 기기 내부에 추가 주입하는 기술이다.

삼성전자는 미국 알래스카 페어뱅크스에 위치한 로키국립연구소의 필드테스트 랩에서 기술을 실증할 예정이다. 페어뱅크스는 월평균 최저 기온이 영하 약 40도 안팎인 한랭 지역이다.

연구진은 혹한 환경에서 난방 성능과 에너지 효율, 장시간 운전 안정성, 온수공급 성능 등을 검증해 실제 주거 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있는지 검증할 계획이다.

삼성전자는 이번 연구를 통해 증기압축 난방 기술 리더십을 강화할 계획이다. 향후 냉난방 겸용 시스템에어컨·히트펌프 보일러 등 다양한 HVAC 제품에 해당 기술을 확대 적용할 방침이다.

임성택 삼성전자 DA사업부 부사장은 “이번 협업은 실제 극저온 환경에서 삼성의 독보적인 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.