기계연, 초저온 콜드체인 핵심기술 스터링 냉동기 개발

한국기계연구원이 초저온 냉동고용 스터링 냉동기를 개발했다. [사진=기계연]

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국기계연구원(원장 박상진)이 초저온(영하 60~ 150℃) 콜드체인의 핵심 기술인 스터링 냉동기를 개발했다고 30일 발표했다.

기계연 에너지기계연구본부 박성제 본부장 연구팀은 스터링(Stirling) 사이클을 이용한 초저온 냉동고용 스터링 냉동기 개발에 성공했다. 스터링 냉동기는 두 개의 피스톤이 움직이며 헬륨가스의 압축, 팽창 과정을 반복하면서 열을 펌핑하는 원리로 작동한다.

기존 증기-압축 냉동 방식은 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발 과정을 위한 복잡한 부품과 배관이 필요하지만, 스터링 냉동기는 밀폐된 하나의 구조로 만들 수 있어 에너지 효율은 2배 이상 높으면서, 더욱 정밀하게 더욱 넓은 범위의 온도 조절이 가능하고 장치의 부피도 절반 이하로 줄일 수 있다.

또한, 냉매로 헬륨을 이용하는 친환경 기술이라는 점도 큰 장점이다. 헬륨은 지구온난화지수(GWP)가 0인 가스로 절대적인 친환경 냉매이다.

이 기술을 이용하면 최근 백신 운송을 위한 기술로 주목받고 있는 초저온 콜드체인을 더욱 효율적으로 구축할 수 있다. 또한, 반도체 및 디스플레이 산업의 고도화로 인해 앞으로 수요가 발생할 초저온 냉각 기술로도 관심을 모으고 있다.

한국기계연구원 에너지기계연구본부 박성제 본부장(오른쪽)과 고준석 책임연구원(왼쪽) [사진=기계연]

기계연 에너지기계연구본부는 지난 20여 년간 스터링 냉동기술을 연구하며 국내에서 독보적인 연구역량을 축적하고 있다. 스터링 냉동기술을 적용한 적외선 센서용 소형 스터링 극저온 (영하150℃ 이하) 냉동기, 가정용 열병합 발전용 스터링 엔진, 액체질소 냉각용 대형 스터링 극저온 냉동기 등을 개발한 바 있다.

연구팀은 이번 연구성과가 스터링 냉각 기술 적용분야를 극저온에서 초저온 분야까지 확대해 바이오산업과 반도체 산업 등 새로운 산업 창출을 모색할 수 있게 됐다는 점에서 더욱 의미를 갖는다고 설명했다.

박성제 기계연 에너지기계연구본부장은 “초저온 스터링 냉동기는 스터링 냉동기의 적용 영역을 넓혀 새로운 분야의 산업 창출을 모색할 수 있는 바탕이 될 것”이라며 “바이오산업은 물론 반도체 생산 공정용 초저온 칠러 등을 위해 냉각 용량 대형화 등 추가 연구개발에 최선을 다하겠다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부 산업기술혁신사업 에너지기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

◆기술설명 동영상 보기 (https://youtu.be/-IjKzq_uTHM)