연세대학교 에너지·유체·터보기계연구실은 압축기, 터빈, 펌프, 송풍기 등 다양한 종류의 터보기계 설계방법, 전산해석(CFD)방법을 이용한 정확한 성능예측, 해석결과를 분석하고 설계에 반영하는 기술을 연구 개발하고 있다. 다양한 터보기계 설계에 적용한 경험을 보유하고 있으며 터보기계 설계 및 성능해석에 필요한 설계프로그램 및 성능해석 프로그램들은 직접 개발하거나 상용코드들을 활용하고 있다.
또한 터보기계에서 중요한 유체-열 복합해석, 이상유동, 유체-고체 해석방법 등을 개발하고 이와 관련 문제 해결방안을 찾는 연구들도 지속 진행하고 있다.
연세대 연구실은 히트펌프 주기기인 냉매압축기 성능 특성 분석과 고효율 설계에 필요한 압축기 설계, 해석 및 기술을 보유하고 있으며 냉매압축기에 대한 설계 및 해석 경험이 이번 연구목표를 달성에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.
주원구 연세대 교수는 “탄소중립 이행을 위해 열원기기 전기화는 매우 중요하다”라며 “히트펌프는 전기를 사용해 열에너지를 만드는 가장 효율적인 시스템 중 하나로 탄소중립 사회에서 사회적·경제적·기술적으로 큰 파급효과를 줄 수 있다”고 밝혔다.
이어 “특히 대용량 대온도차에 사용되는 히트펌프는 아직 상용화된 제품이 없는 도전적 과제로, 가장 중요한 구성품인 친환경 냉매압축기 개발에 기여하겠다”고 밝혔다.
고효율 압축기 설계안 제시
연세대는 이번 과제에서 LG전자에서 설계하는 냉매압축기 유동구조와 손실특성을 분석한다. 이를 위해 냉매특성을 이해해야 하며 정격운전, 저부하운전 시 유동발달 과정, 손실발생 매커니즘 등을 규명함으로써 손실 저감방법을 찾을 예정이다.
또한 손실을 저감할 수 있는 3차원 형상설계를 진행한다. 임펠러 날개의 3차원 형상변경이 유동구조 및 손실 발생 메커니즘에 영향을 미치는 특성을 분석하고 이를 통해 고효율 압축기 설계안을 제시할 계획이다.
주원구 교수는 “이번 과제를 통해 히트펌프의 주기기인 냉매압축기 성능에 영향을 미치는 형상인자들을 파악하고 고효율 설계를 위한 기술을 확보해 향후 국내외시장에서 제품 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
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