영하 30도 극한 추위 뚫는다…삼성, 美와 히트펌프 핵심 기술 고도화

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[이데일리 조용석 기자] 삼성전자가 미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)와 손잡고 영하 30도 이하 환경에서도 안정적으로 작동할 차세대 난방 기술 개발을 실시한다고 9일 밝혔다.

이번 연구과제(한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발)의 핵심은 영하 30도 이하의 환경에서도 효율적이고 안정적인 난방성능을 내는 증기 압축 기술을 구현하는 것이다.

(사진 = 삼성전자 제공)

히트펌프의 핵심인 증기압축은 압축기에서 냉매가 액체와 기체 상태를 오가며 열을 흡수·방출하는 성질을 활용한 에너지 전환 기술이다.

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

다만 증기압축 기술은 외기 온도가 낮아질수록 성능이 저하되는 한계가 있다. 이 때문에 특히 영하 30도 이하의 북미와 북유럽 등 한랭 지역 등에서는 보다 높은 수준의 난방 성능과 신뢰성을 갖춘 차세대 증기압축 기술 확보가 중요하다.

아울러 전세계적인 이상기후 현상을 고려할 때 겨울철 극저온 지역이 늘어날 수 있다는 점에서도 필요한 연구다.

삼성전자는 압축기에 회전식 스크롤 방식을 적용해 성능을 한층 끌어올릴 예정이다.

스크롤 방식은 피스톤이 직선 운동을 하며 냉매를 압축하는 기존 방식과 달리, 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하면서 압축하는 형태다. 기존 대비 에너지 손실이 적고 안정성도 높아 장기간 운전이 필요한 한랭지 난방에 유리하다는 게 삼성전자 측의 설명이다.

삼성전자는 미국 알래스카 페어뱅크스에 위치한 로키국립연구소(National Laboratory of the Rockies)의 필드테스트 랩에서 개발한 기술을 실증할 계획이다. 페어뱅크스는 월평균 최저 기온이 영하 약 40도 안팎이고 역대 최저 기온은 영하 50도 이하까지 내려가는 한랭지이다. 제품 성능을 검증하기에 최적의 장소다.

삼성전자는 이번 연구를 통해 증기압축 난방 기술 리더십을 강화하고 글로벌 난방 전기화 흐름에도 적극 대응해 나갈 계획이다. 또 향후 냉난방 겸용 시스템에어컨·히트펌프 보일러 등 다양한 HVAC 제품에 해당 기술을 확대 적용할 예정이다.

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.