초록 ▼

연구의 목적 및 내용
1. 지구온난화지수가 낮은 순수냉매들을 선택하고 이것들을 2-3개 혼합하여 수열원 히트펌프/공조기에 적용할 수 있는 ‘온난화 지수 400 이하의 친환경/고효율 혼합냉매들’을 개발하였다.
2. 기존의 R22 냉매에 사용되는 압축기와 동일한 압축기를 이용하여 수열원 히트펌프 벤치테스터에서 이 혼합냉매들을 실험함으로 최적의 조성을 조율하였다.
3. 최종 냉매들에 대해 비등 및 응축 열전달계수, 가연성 실험, 조성 분리 실험을 수행하여 ASHRAE 냉매 번호 신청을 위한 모든 자료를 취득하였다.<

연구의 목적 및 내용
1. 지구온난화지수가 낮은 순수냉매들을 선택하고 이것들을 2-3개 혼합하여 수열원 히트펌프/공조기에 적용할 수 있는 ‘온난화 지수 400 이하의 친환경/고효율 혼합냉매들’을 개발하였다.
2. 기존의 R22 냉매에 사용되는 압축기와 동일한 압축기를 이용하여 수열원 히트펌프 벤치테스터에서 이 혼합냉매들을 실험함으로 최적의 조성을 조율하였다.
3. 최종 냉매들에 대해 비등 및 응축 열전달계수, 가연성 실험, 조성 분리 실험을 수행하여 ASHRAE 냉매 번호 신청을 위한 모든 자료를 취득하였다.
4. 9종의 특허를 출원하고 6건 등록하였다.
연구결과
현재 전 세계는 오존층 붕괴와 지구 온난화 같은 환경 문제로 큰 어려움을 겪고 있다. 냉난방시스템 분야에서 환경 및 에너지 문제를 풀기 위해서는 미활용 에너지 및 지열 같은 그린에너지의 이용이 매우 중요하며 이 경우 열원이나 열 방출구로 물을 이용하는 수열원 히트펌프/공조기가 필요하다. 수열원 히트펌프의 경우에는 반드시 대향류 열교환기를 사용해야 하므로 ‘비공비’ 혼합냉매들을 적용하여 온도 구배 효과를 이용함으로써 에너지 효율을 추가적으로 10% 정도 더 올릴 수 있다.
이에 본 연구에서는 오존층을 붕괴시키지 않고 지구 온난화 지수가 낮으며 수열원 시스템에 적당한 온도 구배를 가진 10여 종의 혼합냉매를 살펴본 뒤 가장 조건이 좋은 R32/R152a, R32/R134a 혼합냉매들을 선정하여 1톤 용량의 수열원 벤치 테스터를 설계하고 제작한 뒤 여름과 겨울 조건에서 성능을 측정하고 R22의 성능과 비교하여 최적 조성을 찾아내었다. 또한 실제적으로 혼합냉매를 시스템에 적용하여 제품을 만들려면 열역학적 성능을 중심으로 한 혼합냉매의 개발뿐만 아니라 이런 냉매들의 가연성 실험, 조성 분리 실험, 비등 및 응축열전달계수 측정 등이 부가적으로 통합적으로 이루어져야 하므로 본 연구에서는 R32/R152a, R32/R134a 혼합냉매들에 대해 이와 같은 연구들을 모두 수행하였다. 이로서 상용화를 위해 반드시 필요한 미국냉동공조학회(ASHRAE)의 냉매 번호를 취득하기 위한 종합 자료를 준비하였다. 또한 연구 기간 중에 9종 의 특허를 출원하고 6건을 등록하였다.
연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 개발된 수열원 히트펌프/공조기용 R22 대체 친환경/고효율 혼합 냉매 - R32/R152a, R32/R134a 등 - 는 곧바로 ASHRAE의 냉매 번호를 받아 전 세계 가정용 공조기 및 히트 펌프에 적용할 수 있고 이로써 즉시로 오존층을 보호하고 온난화를 줄일 수 있다. 이를 통해 국내 관련 산업계는 국제 경쟁력에서 우위를 선점하고 수입 대체 효과를 얻을 수 있다. 끝으로 국내의 에어컨/히트펌프 업체들에게 기초 설계 자료를 제공할 수 있다.
1. 차세대 수열원 히트펌프용 고효율 대체냉매 9종 특허 출원, 6건 등록
2. ASHRAE 냉매 번호 획득을 위한 자료 마련
3. 냉동/공조 산업 관련 그린 에너지 분야에서 국제 경쟁력 획득
4. 냉매 관련 통합 연구로 관련 분야 학문 진보

Abstract ▼

Purpose&contents
1. Developed eco-friendly, high energy efficiency refrigerant mixtures having GWP of less than 400 with no ozone depletion potential
2. Fine tuned the optimum compositions for the same compressors used with R22 in a water source/sink heat pump bench tester
3. Acquired al

Purpose&contents
1. Developed eco-friendly, high energy efficiency refrigerant mixtures having GWP of less than 400 with no ozone depletion potential
2. Fine tuned the optimum compositions for the same compressors used with R22 in a water source/sink heat pump bench tester
3. Acquired all data for the application of ASHRAE refrigerant numbers including fractionation, flammability, and heat transfer coefficients
4. 9 patents are applied, 6 patents are granted
Result
At present, the world is faced with global environmental problems such as ozone layer depletion and global warming. In refrigeration and heat pumping area, use of wasted energy and green energy is very important for solving such global problems. And for this purpose, water source/sink heat pumps are needed in many areas. For water source heat pumps, counter current heat exchangers are to be used and hence by utilizing temperature glide matching effect, additional energy saving of 10% is possible with proper non-azeotropic mixtures.
In this study, more than 10 refrigerant mixtures having no ozone depletion and low global warming potentials are examined and R32/R152a and R32/R134a mixtures are tested in a water source/sink heat pump bench tester of 1 ton capacity, designed and manufactured for this study, under both summer and winter conditions. Their performance is compared against those of R22 and optimum compositions are identified. Furthermore, for the practical application of these refrigerants, boiling and condensation heat transfer coefficients, fractionation, and flammability data are obtained. At the same time, 9 patents are filed for the best refrigerants and 6 patents are obtained. And all data needed for the application of ASHRAE refrigerant numbers for R32/R152a and R32/R134a mixtures are prepared for the immediate commercial application of these refrigerants in actual equipment.
Expected Contribution
The refrigerant mixtures developed in this study, R32/R152a and R32/R134a mixtures, will be immediately applied to the actual air-conditioning and heat pumping equipment after acquiring ASHRAE's refrigerant numbers. These new refrigerant mixtures can reduce the greenhouse warming with no ozone depletion. Withe these refrigerant mixtures, Korean industry will have the competitive edge in the related products. Finally, this study can provide practical, fundamental data to the domestic companies.
1. Acquired 6 patents and filed 9 patents for high energy efficiency refrigerants for water source heat pumps
2. Prepared all data for ASHRAE's refrigerant number applications
3. Competitive edge in green energy area related to the air-conditioning and heat pumping
4. Advancement in academic and technological knowledge

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 16
• 3. 연구 수행 내용 및 결과 ... 18
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 72
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 73
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 74
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 75
• 8. 참고문헌 ... 75
• 9. 연구성과 ... 77
• 10. 기타사항 ... 80
• [별첨1] 대 표 연 구 성 과 ... 81