[논문]자연냉매<tex>$(CO_2)$</tex>를 이용한 냉난방시스템 기술개발

자연냉매$(CO_2)$를 이용한 냉난방시스템 기술개발 원문보기

조성욱 (삼성전자 가전연구소) , 우정태 (한국에어콘냉동기기연구조합)

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본 글에서는 산업자원부의 차세대 신기술개발사업의 일환으로 지원되고 있는 이산화탄소 냉매를 이용한 냉난방시스템의 개발 과제에 대해 간단히 소개하기로 한다.
이상으로 국내에서 진행 되는 환경친화적 자연 냉매인 CQ를 적용한 고효율 냉난방시스템 개발 동향을 기술하였다. C0를 적용 냉난방시스템 개발을 위해서는 시스템을 구성하는 구성 요소 부품의 개발이 중요하며, 이러한 핵심부품들의 최적조합을 통하여 고효율화 및 내구성 확보가 필요하다.

즉, CQ를 이용한 열펌프 시스템의 급탕용량과 고압 측의 압력은 선형적인 관계가 있고 상승한다는 것을 알 수 있다.
난방실험인 경우 열방출부인 고압부 출구의 냉매 온도가 약 20℃ 이므로 압력-엔탈피 선도에서 20℃ 의 등온선을 보면 임계압 이상에서 압력에 관계없이 일정한 엔탈피를 가지고 있다. 즉, 고압의 압력이 낮을수록 엔탈피 차이의 감소와 냉매의 질량유량의 증가량이 비슷하여 난방용량은 크게 변화하지 않지만 압축기에서 압력비가 낮아지고 엔탈피차가 많이 감소하여 소비전력이 급격히 감소하여 압력이 낮을수록 성능계수(COP)는 증가한다. 그리고 성능계수(COP)는 고압부가 임계압력 부근으로 접근하면서 증가의 폭이 감소함을 볼 수 있다.
토출압력이 증가함에 따라 소비전력은 선형적으로 증가를 하고 난방용량은 큰 변화가 없이 최대의 난방용량을 지나서 감소하는 것을 보여준다. 따라서 성능계수(cop)는 토출압력 이 낮을수록 증가하는 것을 보여준다.

2. 16일 교토의정서 발효를 기준으로 지구온난화에 영향을 미치는 물질에 대해 실질적인 규제가 들어가고 있으며, 현재 법으로 규제하는 분야는 EU를 중심으로 자동차용 공조기에 사용되는 냉매에 한해 GWP 150 이하의 냉매만을 적용하고 있지만 향후 에어컨, 냉동 냉장고(유럽은 이미 자연냉매인 R600a 의 적용률이 전체 시장의 약 40%를 차지하고 있음)등에도 확대 적용될 것으로 전망된다.
C0를 적용 냉난방시스템 개발을 위해서는 시스템을 구성하는 구성 요소 부품의 개발이 중요하며, 이러한 핵심부품들의 최적조합을 통하여 고효율화 및 내구성 확보가 필요하다. 그리고 고압 냉매의 사용에 따른 핵심 규격 , 안전성 , 취급시방서 등의 체계적 수립 및 구축이 핵심사항으로 될 것이다.

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