충남대학교 메카트로닉스공학과 기전시스템실험실은 1999년부터 자기베어링 설계 및 제어, 자기부상, 전자기구동기, 센서 관련 연구를 진행하고 있다. 연구실적으로 SCI급 논문 40편, 국내등재지 논문 11편, 특허 11건 등이 있으며 터보분자진공펌프, 플라이휠에너지저장장치, 무급유 터보압축기, 송풍기 등의 개발에 참여했다.
충남대는 2014년부터 압축기, 송풍기와 같은 에너지다소비 회전기기에 자기베어링기술을 적용하는 연구를 진행하고 있다. 특히 LG전자와 함께 무급유 마그네틱 베어링 압축기를 적용한 인버터 터보냉동기 상용화에 성공해 NET인증을 획득했다.
이처럼 충남대는 다양한 시스템에 자기베어링을 적용하고 제어기를 설계한 경험을 바탕으로 산업용 대온도차 히트펌프의 핵심요소인 무급유 압축기의 개발에 참여하게 됐다.
노명규 충남대 교수는 “히트펌프의 핵심 요소인 압축기 성능과 효율을 향상하고 대온도차 조건을 만족하기 위해 자기베어링을 이용해 무급유 압축기를 구현하고자 한다”라며 “기존 무급유 압축기보다 높은 온도조건에서 작동해야 하므로 온도변화를 고려한 제어 알고리즘 개선과 제어기 최적화 등의 연구 기회가 예상돼 이번 과제에 참여하게 됐다”고 밝혔다.
불평형 진동 영향 최소화 연구
자기베어링은 안정적 부상을 위해 제어가 필수적이다. 이에 따라 충남대는 기존 필터 기반 제어기를 고도화해 불평형 진동이나 자이로스코픽 모멘트에 의한 영향을 최소화하는 연구와 넓은 온도조건에서 최적의 성능을 낼 수 있는 제어기 최적화에 연구에 집중할 계획이다.
노 교수는 “국내 에너지다소비업종인 제지공정에서 히트펌프를 운영해 에너지소비를 줄이는 성공적인 Track-Record를 확보해 다양한 산업공정에 히트펌프가 적용되기를 기대한다”라며 “산업공정에 자기베어링 적용이 확대돼 효율향상 및 탄소배출 저감에 기여할 수 있는 연구를 지속적으로 추진하겠다”고 밝혔다.
목록
