삼성전자가 미 에너지부 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 손잡고 영하 30도를 밑도는 극한의 추위에서도 높은 에너지를 유지하는 차세대 난방 시스템을 개발한다.
이번 프로젝트는 '한랭지용 증기압축식 난방 및 다기능 솔루션 개발'이라는 명칭으로 추진된다. 주요 목적은 극저온 환경에서도 안정적인 열 공급 능력을 발휘하는 공조 기술의 확보다.
기본이 되는 증기압축 기법은 냉매의 압축과 순환을 활용하여 외각의 열을 내부로 끌어들이는 방식이다. 이 원리를 바탕으로 냉난방은 물론 온수 공급까지 한 번에 처리하는 고효율 공조 장치를 구현한다.
삼성전자는 오는 2027년 상반기까지 연구에 집중할 계획이다. 이후 미국 알래스카 지역의 혹한기 실증을 거쳐 자사의 다양한 히트펌프 HVAC 라인업에 해당 솔루션을 단계적으로 접목한다.
삼성전자는 단일 압축기를 기반으로 영하 30도 이하의 한랭 환경에서도 흔들림 없는 성능을 내도록 관련 기술을 정밀하게 다듬는다.
증기압축 방식은 냉매가 기체와 액체 상태를 오가며 열을 방출하고 흡수하는 성질을 이용한다. 흡수된 열은 압축기를 거쳐 고온·고압 상태로 바뀌고, 이 열이 교환기를 거치며 내부 공기나 용수로 전달되어 난방이 이루어진다.
하지만 기존 증기압축 메커니즘은 바깥 기온이 급격히 떨어질수록 작동 효율이 떨어지는 한계를 안고 있었다. 특히 장기간 혹한이 계속되는 북미나 북유럽 지역에서는 이러한 한계를 극복한 차세대 기술이 절실하다.
삼성전자는 회전식 스크롤 압축 방식을 도입해 에너지 손실을 최소화한다. 직선 운동을 하는 기존 피스톤 구조와 달리 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하므로 마찰이 적고 장시간 구동 시에도 안정적이다.
여기에 냉매량을 실시간으로 감지하고 자동으로 보충해 주는 '플래시 인젝션' 제어 기술을 더해 과열을 방지하고 장기 운전 시의 효율 감소를 막는다.
삼성전자는 미국 알래스카 페어뱅크스 소재 로키국립연구소(NLR) 필드테스트 랩에서 실증을 추진한다. 페어뱅크스는 겨울철 최저 기온이 영하 40도를 넘나드는 지역으로, 제품의 한계 성능을 검증하기에 적합하다.
실증 단계에서는 최저 기온에서의 난방 공급 능력, 장시간 가동에 따른 신뢰성, 온수 공급의 안정성 등을 다각도로 점검하여 실생활 적용 가능성을 확인할 계획이다.
삼성전자는 이번 연구를 계기로 글로벌 공조 시장의 전기화 전환 흐름에 대응하고, 향후 시스템에어컨과 히트펌프 보일러 등 HVAC 제품군 전반으로 신기술 적용 범위를 늘려갈 방침이다.
삼성전자 관계자는 "극한 환경에서 독자적인 기술력과 고효율 시스템의 신뢰성을 입증하는 계기가 될 것"이라며 "실증 데이터를 기반으로 친환경성과 높은 성능을 동시에 구현한 히트펌프를 지속해서 선보이겠다"고 밝혔다.
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