삼성전자는 미국 에너지부(DOE) 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 협력해 차세대 난방 기술 개발에 나선다고 9일 밝혔다.
연구 과제명은 '한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발'로, 영하 30도 이하의 극저온 환경에서도 효율적이고 안정적인 난방 성능을 내는 증기압축 기술을 구현하는 것이 목표다. 증기압축 기술은 냉매를 압축·순환해 외부의 열을 실내로 전달하는 역할을 한다. 이를 통해 에너지 효율이 높고 난방과 냉방, 온수 공급까지 가능한 공조기기를 구현할 수 있다.
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 흡수한다. 이런 순환 과정을 반복해 난방·냉방·온수를 공급한다.
다만 증기압축 기술은 외기 온도가 낮아질수록 성능이 저하되는 단점이 있다. 특히 북미와 북유럽 등 한랭 지역은 영하 30도 이하의 극저온이 장기간 지속되는 경우가 많아 보다 높은 수준의 난방 성능과 신뢰성을 갖춘 차세대 증기압축 기술이 필요하다.
이에 삼성전자는 압축기에 에너지 손실이 적고 안정성이 높은 회전식 스크롤 방식을 적용해 성능을 한층 끌어올릴 예정이다. 또 압축기 과열을 방지해 성능을 최적화하는 냉매량 제어 기술인 '플래시 인젝션'도 적용한다.
삼성전자는 이번 연구를 내년 상반기까지 진행한 뒤, 미국 알래스카의 극한 환경에서 기술의 성능과 신뢰성을 검증하고 다양한 히트펌프 냉난방공조(HVAC) 제품에 적용할 예정이다. 페어뱅크스는 월평균 최저 기온이 영하 약 40도 안팎이고 역대 최저 기온은 영하 50도 이하까지 내려가는 지역이다.
연구진은 혹한기 동안 난방 성능과 에너지 효율, 장시간 운전 안정성, 온수 공급 성능 등을 종합적으로 검증해 실제 주거 환경에서도 안정적으로 사용할 수 있는지를 검증할 계획이다.
임성택 삼성전자 DA사업부 부사장은 "연구 데이터를 바탕으로 탄소 배출을 줄이면서도 성능과 에너지 효율을 극대화한 히트펌프 제품을 글로벌 시장에 선보일 것"이라고 말했다.