한국기계연구원(원장 박상진)은 6월30일 초저온 콜드체인핵심기술인 스터링냉동기를 개발했다고 밝혔다. 스터링사이클(Stirling Cycle)을 이용한 초저온 냉동기술은 기존 증기-압축 냉동기술과 비교해 에너지효율은 2배 이상 높으며 더욱 정밀한 온도조절이 가능하고 부피도 절반이하로 줄일 수 있다.
박성제 기계연 에너지기계연구본부장 연구팀이 개발한 스터링사이클을 이용한 초저온냉동고용 스터링냉동기는 두 개 피스톤이 움직이며 압축과 팽창과정을 반복하면서 열을 펌핑하는 원리로 작동한다.
스터링사이클 기술을 이용하면 최근 코로나19 바이러스예방 백신운송을 위한 기술로 주목받고 있는 초저온 콜드체인을 더욱 효율적으로 구축할 수 있다. 반도체·디스플레이산업 고도화로 인해 향후 수요가 발생할 것으로 예상되는 초저온 냉각기술로도 관심을 모으고 있다.
스터링냉동기는 기존의 증기-압축방식 냉동기와 비교하면 △압축기 △열교환기 △팽창기 △오일분리기 등 여러 가지 부품이 배관으로 연결된 방식인 것과 달리 유니트 하나로 구성돼 소형화할 수 있으며 연속운전 및 온도제어 범위도 훨씬 넓다.
현재 냉동기분야에서 적극적으로 도입·적용을 검토 중인 헬륨(He)을 냉매로 사용하는 것도 큰 장점 중 하나다. 헬륨은 GWP가 0인 가스로 Low GWP 냉매를 뛰어넘는 절대적인 친환경냉매다.
기계연 에너지기계연구본부는 지난 20여 년간 스터링 냉동기술을 연구하며 국내에서 독보적인 연구역량을 축적해 왔다. 주요 개발제품으로 △스터링 냉동기술을 적용한 적외선센서용 소형 스터링 극저온냉동기 △가정용 열병합발전용 스터링엔진 △액체질소 냉각용 대형스터링 극저온냉동기 등 다수가 있다.
이번 연구성과는 스터링 냉각기술 적용분야를 극저온에서 초저온분야까지 확대해 바이오산업과 반도체산업 등 새로운 산업창출을 모색할 수 있게 됐다는 점에서 더욱 의미를 가진다.
박성제 기계연 에너지기계연구본부장은 “초저온 스터링냉동기는 스터링냉동기 적용영역을 넓혀 새로운 분야 산업창출을 모색할 수 있는 바탕이 될 것”이라며 “바이오산업은 물론 반도체 생산공정용 초저온칠러 등을 위해 냉각용량 대형화 등 추가 연구개발에 최선을 다하겠다”고 말했다.
한편 이번 연구는 산업통상자원부 산업기술혁신사업 에너지기술개발사업 지원을 받아 수행됐다.
