서울대학교 기계공학부 ‘냉동시스템 및 컨트롤 연구실은 스팀 생산 히트펌프, 자연냉매 이용 냉방시스템, 가변 냉매 유량(VRF) 히트펌프시스템 최적 제어 등을 연구했다.
또한 히트펌프 및 냉동시스템 관련 논문 및 특허도 다수 보유하고 있으며 히트펌프시스템의 성능을 평가할 수 있는 실험환경도 구축하고 있어 수치적인 해석과 함께 다양한 연구를 수행할 수 있다. 특히 우수한 대학원생들과 함께 다양한 히트펌프시스템 연구과제에 참여한 경험이 가장 큰 장점이다.
서울대는 지난 30여년간 히트펌프시스템을 연구해 왔으며 이 과정에서 축적된 해석 기술과 실험에 대한 노하우를 이번 과제에 접목시킬 계획이다.
김민수 서울대 교수는 “국내뿐만 아니라 해외에서도 산업용 히트펌프시스템에 대한 관심이 매우 높다”라며 “기존 가스보일러를 히트펌프로 대체함으로써 탄소중립에 기여하고 고온 히트펌프기술을 국내 유수의 연구팀과 공동으로 개발함으로써 산업용 히트펌프 개발에 기여하겠다”고 밝혔다.
시스템 최적화 진행
서울대는 이번 과제에서 산업용 히트펌프시스템 해석모델 개발에 중점을 두고 있다. 이를 위해 시스템구성 요소인 열교환기, 원심식 터보압축기 등에 대한 해석모델을 개발해 히트펌프시스템의 정상상태 해석모델을 구축하고 안정적인 열원을 공급할 수 있는 축열조 모델을 추가해 통합 시뮬레이션을 수행할 계획이다.
이를 기반으로 실증 전 단계에서 시스템의 에너지이용효율이나 용량 등을 예측할 수 있으며 실증 후에는 실증데이터를 통해 통합 모델을 검증하고 운전전략 제시 및 시스템 최적화를 진행할 예정이다.
김민수 교수는 “이번 과제의 목표인 산업용 히트펌프시스템의 성공적인 개발 및 실증을 바탕으로 주관기관뿐만 아니라 국내의 다른 기업 및 타 산업 공정에도 히트펌프시스템을 적용할 수 있을 것으로 기대한다”라며 “실증 전 단계에서 해석을 통한 디자인 파라미터 결정, 최적화 방안 등이 상용화에 중요한 역할을 할 것이며 향후에는 제지공정 이외에도 다양한 산업공정에서 각 특성에 맞게 적용할 수 있는 기술개발이 필요하다”고 강조했다.
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