초록 ▼

□ 개발 목적 및 필요성
일반적인 냉방시스템의 경우 불소화합물인 프레온(온난화지수(GWP) 150 이상) 냉매를 사용하여 기체-액체 상변화를 통한 냉방효과 갖고 있으나 이러한 프레온(R-22, R134a 등)가스는 2017년 이후 냉방기에서의 사용을 전면 금지하는 상황임. 또한 자연 냉매(NH₃, CO₂) 가스를 활용한 냉방시스템 경우 온난화지수(GWP 1 이하)가 낮지만 이러한 자연냉매는 작동압력(100bar 이상)이 높거나, 유독성 및 가연성 문제점이 있어 소형 냉방 시스템에 적용 할

□ 개발 목적 및 필요성
일반적인 냉방시스템의 경우 불소화합물인 프레온(온난화지수(GWP) 150 이상) 냉매를 사용하여 기체-액체 상변화를 통한 냉방효과 갖고 있으나 이러한 프레온(R-22, R134a 등)가스는 2017년 이후 냉방기에서의 사용을 전면 금지하는 상황임. 또한 자연 냉매(NH₃, CO₂) 가스를 활용한 냉방시스템 경우 온난화지수(GWP 1 이하)가 낮지만 이러한 자연냉매는 작동압력(100bar 이상)이 높거나, 유독성 및 가연성 문제점이 있어 소형 냉방 시스템에 적용 할 수 없음. 이온성액체는 압력에 따라 이산화탄소를 흡·탈기할 수 있는 물질로 이산화탄소와 함께 냉매로 사용 가능함.

이에 따라 1) 인체에 무해하고, 2) 낮은 압력(운전압력: 30bar 이하)에서 사용이 가능하며 3) 기존 냉매(R-22, R-134a 등)을 대체할 수 있는 소형 냉방기의 개발이 필요함.

□ 연구개발결과
자연냉매인 CO₂와 이온성액체를 사용하여 흡수 탈기를 통해 냉방효과를 유발시킴으로써 운전 압력을 근본적으로 낮추고 고효율 열교환기를 장착한 co-fluid 하이브리드 냉방 시스템 기술임.
1) 냉방효율: COP 0.7 이상(KTL 검증결과 0.856)
2) 냉방능력: 0.5 RT급
3) 열교환율: 80% 이상
4) 운전압력 15 bar 이하로 CO2와 이온성 액체 기반 흡수제 활용한 co-fluid 실증 시스템 개발

□ 성능사양 및 기술개발 수준
본 연구개발을 통해 개발된 co-fluid 하이브리드 냉방 시스템은 자연 냉매인 CO₂와 CO₂ 용해도 및 증기압이 매우 낮은 이온성 액체를 사용하여 운전압력 15 bar 이하에서 냉방효율 COP 0.7 이상을 확인함.
현재 시스템 작동효율 안정성 및 성능 확인하여 자동차용 및 소형냉방시스템 등 다양한 품목에 적용 가능한 원천기반 기술 확보함.

□ 활용계획
1) 본 과제를 통해 단위 기술에 대한 원천기술을 활용하여 가격경쟁력 강화를 위한 대량생산 체제 구축할 계획임. 또한 자연냉매를 이용한 신 냉방기 개발 업체와 연계하여 제품을 출시할 계획임.
2) 환경 설비에 개발된 이온성 액체를 활용하여 신제품 개발하고 이를 당사의 기존 고객인 업체들과 지속적인 마케팅 협력관계를 유지하여 매출을 향상기대.

(출처 : 요약서 2p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
In this study, we developed the co-fluid cooling system technology that has a operating pressure lower than 30 bar by using the co-fluid (natural refrigerant CO₂ and ionic liquid) and the high-efficiency heat exchanger. Especially, the co-fluid cooling system was designed to

Ⅳ. Results
In this study, we developed the co-fluid cooling system technology that has a operating pressure lower than 30 bar by using the co-fluid (natural refrigerant CO₂ and ionic liquid) and the high-efficiency heat exchanger. Especially, the co-fluid cooling system was designed to enable cycle operation even at high viscosity of the ionic liquid.

We have also developed a co-fluid demonstration system with the high-efficiency heat exchanger (1,000㎡/㎥) using CO₂ and ionic liquid-based absorbent for improving cooling capacity end COP.

The main results are as follows,
(1) Coefficient of performance : COP 0.7 or more (Korea Testing Laboratory (KTL) verification)
- Coefficient of performance (COP) of 0.856 was measured and verified by the certificate authority (KTL). The air conditioning system developed using CO₂ and ionic liquid would be able to replace the existing air conditioning system.
(2) Cooling capacity: 0.5 RT (refrigeration ton) or more
- The cooling capacity was estimated to be 0.29 ~ 0.40 at the cooling efficiency(COP) 0.856.
(3) Heat exchange rate: 40 % or more
- Primary surface heat exchanger (PSHE) with the heat transfer surface area/volume ratio of 1,000 ㎡/㎥ was used, and the heat exchange rate was estimated to be 80%.

(출처 : SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• 목차 ... 11
• 표목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 18
• 1-1. 연구개발 목적 ... 20
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 20
• 1-3. 연구개발 범위 ... 24
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 26
• 3. 연구수행내용 및 결과 ... 34
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 36
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 37
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 123
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 124
• 4-1. 목표달성도 ... 126
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 127
• 5. 연구결과의 활용계획 등 ... 128
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 134
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 138
• 8. NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ... 142
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 146
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 150
• 11. 기타사항 ... 154
• 12. 참고문헌 ... 158
• 끝페이지 ... 162