美에너지부 산하 오크리지 국립연구소와 공동 연구...내년 상반기까지 기술 고도화
단일 압축기로 난방·온수 구현 목표...실증 거쳐 시스템에어컨·히트펌프 보일러 확대
삼성전자가 영하 30도 이하에서도 단일 압축기로 난방과 온수를 공급하는 차세대 히트펌프 기술 개발에 나선다. 미국 에너지부(DOE) 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 공동 연구를 진행한 뒤 알래스카에서 실제 혹한기 성능을 검증한다.
삼성전자 'EHS 히트펌프 보일러' 라이프 스타일 이미지 / 사진제공=삼성전자
9일 삼성전자는 ORNL과 '한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발' 연구를 진행한다고 밝혔다. 연구 기간은 내년 상반기까지다. 외부 기온이 영하 30도 아래로 떨어지는 환경에서도 난방 성능과 에너지 효율을 유지하는 증기압축 기술 확보가 목표다.
히트펌프는 냉매를 압축·순환시켜 외부의 열을 실내로 옮기는 방식이다. 하나의 시스템으로 난방과 냉방, 온수 공급이 가능하지만 외부 온도가 크게 떨어지면 난방 성능과 효율이 낮아질 수 있다.
삼성전자는 이번 연구에서 압축기 구조와 냉매 제어 기술을 함께 손본다.
스크롤 압축기에 '플래시 인젝션'...혹한기 효율 끌어올린다
압축기에는 회전식 스크롤 방식을 적용한다. 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하며 냉매를 압축하는 구조로, 피스톤 방식보다 에너지 손실을 줄이고 장시간 운전 안정성을 높이는 데 초점을 맞췄다.
사진제공=삼성전자
냉매량을 조절하는 '플래시 인젝션' 기술도 적용한다. 기기가 압축기 상태를 감지해 필요한 경우 냉매를 추가로 주입하는 방식이다. 장시간 운전 과정에서 압축기가 과열되거나 열효율이 떨어지는 것을 줄이는 데 사용된다.
목표는 단일 압축기를 사용하는 조건에서도 영하 30도 이하에서 난방과 온수 공급을 안정적으로 유지하는 것이다. 북미와 북유럽 등 겨울철 기온이 크게 내려가는 지역을 겨냥했다.
기술 개발이 끝나면 시험실을 벗어나 실제 한랭 지역에서 검증에 들어간다.
영하 40도 알래스카로...실증 뒤 HVAC 제품에 순차 적용
삼성전자는 미국 알래스카 페어뱅크스에 있는 로키국립연구소(NLR) 필드테스트 랩에서 공동 연구 결과를 실증할 예정이다.
페어뱅크스는 겨울철 월평균 최저기온이 영하 40도 안팎까지 내려가는 지역이다. 연구진은 혹한기 난방 능력과 에너지 효율, 장시간 운전 안정성, 온수 공급 성능 등을 실제 사용 조건에서 확인한다.
사진제공=삼성전자
삼성전자는 실증 결과를 토대로 관련 기술을 냉난방 겸용 시스템에어컨과 히트펌프 보일러 등 HVAC 제품군에 순차적으로 적용할 계획이다. 난방 부문에서 가스·석유 등 화석연료 대신 전기를 사용하는 시장이 확대되면서 한랭지용 히트펌프도 삼성전자가 공략하는 HVAC 제품군 가운데 하나다.
삼성전자 DA사업부 임성택 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.
삼성전자는 내년 상반기 공동 연구를 마친 뒤 알래스카 실증 결과에 따라 적용 제품과 상용화 범위를 구체화할 예정이다.