영하 30도 견디는 히트펌프, 알래스카서 검증

삼성전자가 미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소와 손잡고 영하 30도 이하에서도 난방과 온수 공급이 가능한 차세대 히트펌프 기술을 개발한다. 삼성전자는 ‘한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발’ 연구를 내년 상반기까지 진행하고, 단일 압축기로 극저온 환경에서 안정적인 성능을 내는 증기압축 솔루션을 구현할 계획이라고 9일 밝혔다.

연구에는 냉매 압축 과정의 에너지 손실을 줄이고 운전 안정성을 높이기 위해 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하는 압축 방식이 적용된다. 장시간 가동으로 열효율이 떨어지는 현상을 감지한 뒤 필요한 냉매를 기기 내부에 추가하는 ‘플래시 인젝션’ 기술도 도입한다. 연구진은 난방 성능과 에너지 효율은 물론 장시간 운전 안정성, 온수 공급 능력까지 종합적으로 점검한다.

증기압축 기술은 외부 열을 흡수한 냉매를 고온·고압의 기체로 압축하고, 발생한 열을 열교환기를 거쳐 실내 공기나 물에 전달하는 방식이다. 열을 내보낸 냉매는 다시 액체로 바뀌어 외부의 열을 흡수하며 이 과정을 반복해 난방·냉방·온수를 공급한다. 다만 기온이 낮아질수록 성능이 떨어지는 한계가 있어 영하 30도 이하의 날씨가 오래 이어지는 북미와 북유럽에서는 효율과 신뢰성 향상이 핵심 과제로 꼽힌다.

개발 기술은 미국 알래스카 페어뱅크스의 로키국립연구소 필드테스트 랩에서 실증한다. 이 지역은 월평균 최저 기온이 영하 40도 안팎이며 역대 최저 기온은 영하 50도 아래로 내려간 한랭지다. 삼성전자는 혹한기 시험으로 실제 주거 환경에서의 사용 가능성을 확인한 뒤 냉난방 겸용 시스템에어컨과 히트펌프 보일러 등 다양한 냉난방공조 제품에 기술을 확대 적용하고, 난방 전기화 수요에 대응할 방침이다.