한국기계연구원은 기계분야 기술로 국가 및 산업계 발전에 기여하는 임무를 수행하는 정부출연연구기관이다. 기계연구원 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터는 고효율 친환경 히트펌프시스템, 히트펌프 핵심기자재, 히트펌프 응용 및 열에너지 네트워크, 에너지시스템의 열공정 및 고성능 에너지변환기술 등을 중점적으로 연구하고 있다.

특히 국내 히트펌프용 친환경 냉매연구를 주도해 왔으며 냉매의 주요 물성측정 및 평가기술을 보유하고 있다. 기계연구원은 이번 ‘AI물질발굴기술 활용 친환경·고효율·무독성냉매 및 히트펌프 적용·검증기술개발’ R&D에서 보유한 히트펌프 냉매기술을 바탕으로 신규 냉매의 주요 물성을 직접 측정하고 AI 예측값을 검증하는 역할을 담당한다.

특히 냉매개발단계에서 중요한 임계점인 임계온도·임계압력·임계밀도와 포화상태 물성인 증기압·포화밀도를 측정해 최종 냉매후보 개발에 기여할 계획이다. 또한 히트펌프 시스템 및 부품설계와 성능평가 등에 정확한 냉매물성을 활용할 수 있도록 최종 후보냉매에 대한 고정밀 상태방정식을 개발할 예정이다.

순수냉매 측정장치 구축·상용냉매 검증
연구진들은 1·2차연도에 순수냉매 임계점 측정장치와 포화상태 열물성 측정장치를 구축한 뒤 기존 상용냉매를 이용해 장치의 성능을 검증하고 상태방정식 후보를 분석한다.

3차연도에는 실제 후보냉매의 임계점과 포화상태 열물성을 측정하고 이를 바탕으로 상태방정식 1차안을 개발할 예정이다. 물성측정에 상당한 시간이 소요되는 만큼 4차연도에도 측정을 지속하며 추가 확보한 데이터를 활용해 상태방정식 최종안을 개발할 계획이다.

이번 과제를 통해 지구온난화와 탄소중립에 대응할 수 있는 친환경 냉매개발과 함께 국내 신냉매 개발에 필요한 물성측정·평가인프라가 구축돼 독자적인 신냉매 기술개발 기반을 확보하는 데 기여할 전망이다.

기계연구원의 관계자는 “국내 히트펌프와 냉동기산업에서는 대체로 미국, 유럽시장 등에서 결정되는 냉매의 종류에 맞춰 시스템을 개발하므로 관련시장에서 후발주자인 경우가 대부분”이라며 “친환경냉매를 먼저 개발한다면 히트펌프·냉동기시장에서 선도적인 시스템 개발과 함께 시장을 선점하는 효과도 얻을 수 있다”고 말했다.