한국냉동공조시험연구원(K-HVAC)은 지난 2001년 설립 이래 대한민국 HVAC&R산업의 시험·인증과 기술발전을 지원해 온 전문 시험·연구기관으로 지난해 7월 새롭게 도약했다.

최근 글로벌 냉매시장은 단순히 지구온난화지수(GWP)가 낮은 냉매를 넘어 환경성·안전성·에너지효율·시스템 적용성을 동시에 확보하는 방향으로 변화하고 있다. HFC 감축과 F-gas, PFAS 등 환경규제가 강화되는 가운데 국내는 냉매원재료와 핵심기술의 해외의존도가 높아 독자적인 신냉매 개발과 평가기술 확보가 필요하다.

이에 따라 마련된 이번 ‘AI물질발굴기술 활용 친환경·고효율·무독성냉매 및 히트펌프 적용·검증기술개발’ R&D는 AI 후보물질 탐색부터 합성·정제, 물성 및 안전성 평가, 히트펌프 적용과 장기 신뢰성 검증까지 연결하는 전주기연구다.

가연성 평가체계 구축·ATW HP 성능실증 수행

K-HVAC은 그동안 저GWP 냉매 적용 히트펌프, 친환경 대체냉매 적용 콜드체인시스템 시험·평가 인프라 구축 등 관련 국가 R&D를 지속적으로 수행하며 기술과 경험을 축적해 왔다. 특히 냉매의 안전성 평가뿐만 아니라 실제 냉동공조시스템에서 성능과 신뢰성을 종합적으로 검증할 수 있는 전문성과 시험인프라를 강점으로 갖추고 있다.

이번 과제 참여를 통해 ‘신냉매 안전성 검증’과 ‘히트펌프시스템 적용성 검증’을 핵심역할로 수행한다. 후보냉매 가연성을 평가할 수 있는 시험체계를 구축하고 국제기준에 따른 가연성 특성과 안전등급을 검토하며 실제 Air to Water(ATW) 히트펌프에 후보냉매를 적용해 성능과 장기신뢰성을 평가할 계획이다.

신냉매의 산업적용을 위해서는 GWP뿐만 아니라 △독성 △가연성 △열역학적 성능 △냉동유 및 소재와의 적합성 △장기운전 신뢰성 등을 종합적으로 확보하는 것이 중요하다. 이를 위해 연구진들은시험·평가와 시스템 실증, 표준대응 역량 등을 연계해 각 연구단계에서 확보된 데이터를 실제 산업적용이 가능한 냉매와 시스템 기술로 연결하는 데 기여할 방침이다.

연구는 ‘시험장치 구축→ 평가기술 확보→ 후보냉매 검증→ 최종 실증’의 단계로 진행된다. 1차연도에는 가연성 평가장치와 센서통합시스템을 구축하고 상용냉매를 이용해 시험 신뢰성을 검증한다. 2차연도에는 평가장치를 고도화하며 R1234yf 적용 ATW 히트펌프 성능시험과 시뮬레이션모델 검증을 수행할 예정이다.

3차연도에는 후보냉매의 ISO 817기반 가연성 평가와 기존 냉매 적용 시스템의 성능·환경영향 분석을 진행한 뒤 4차연도에는 최종 후보냉매의 가혹조건 안전성평가와 함께 ATW 히트펌프에 적용해 1,000시간 이상 장기운전, 효율 및 신뢰성을 종합 검증할 예정이다.

이번 과제를 통해 차세대냉매를 사용하는 것을 넘어 직접 개발하고 평가·검증할 수 있는 기술기반을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

연구진들은 이번 연구에서 축적되는 가연성과 시스템 성능·신뢰성 데이터를 향후 시험·인증과 표준화기반으로 발전시켜 국내 기업의 신냉매 개발과 상용화를 지원할 계획이다.

K-HVAC의 관계자는 “차세대 냉매는 후보물질 발굴부터 물성, 독성, 가연성, 시스템 성능 및 장기 신뢰성 검증, 표준·인증까지 많은 단계를 거쳐야 하는 만큼 중장기적인 관점에서 지속적인 연구와 투자가 필요한 분야”라며 “글로벌 냉매규제가 빠르게 변화하고 있는 만큼 규제가 확정된 이후 대응하기보다 차세대냉매와 평가기술을 선제적으로 확보해야 한다”고 말했다.

이어 “이를 위해 냉매 제조사와 냉동공조기기 제조사, 부품기업, 시험·인증기관이 개발초기부터 함께 참여하는 협력체계가 중요하다”라며 “정부에서도 원천기술개발뿐만 아니라 안전성 평가, 장기실증, 표준화와 시험·인증 인프라까지 연속적으로 지원해 주기를 기대한다”고 말했다.