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삼성전자, 냉매 인젝션 유량 제어기술 ‘NET’

시스템에어컨용 압축기 난방성능 향상 기여

삼성전자는 고려대와 공동 개발한 ‘시스템 에어컨용 압축기 난방성능 향상을 위한 냉매 인젝션 유량제어 기술’로 신기술(NET) 인증을 받았다.
 
NET를 받은 기술은 2단 압축 냉동 사이클에서 압축기 신뢰성을 확보할 수 있는 인젝션 유량제어 기술 및 성능 극대화를 위한 인젝션 냉매 유량 최적제어기술이다. 압축기 배기량 증가없이 난방성능을 향상시킬 수 있으며 인젝션 냉매의 압축기 토출온도 감소 효과로 압축기 증속이 가능해 제품을 Compact화시켰다.

난방성능 극대화

시스템에어컨은 일반적인 에어컨과 달리 다수의 실외기에 다수의 실내기를 연결해 냉난방을 구현할 수 있는 시스템으로 주로 고층 건물이나 상가 및 공동 주택 등에 설치가 되며 하나의 시스템을 다수의 사용자가 동시에 사용하기 때문에 시스템의 신뢰성 확보가 매우 중요하다. 



최근 들어 기후 양극화로 인한 겨울철 전력사용량 증가로 시스템에어컨의 고효율화 및 난방성능 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 

시스템에어컨은 냉동사이클에 기반을 둔 히트펌프의 일종으로, 외기온도가 낮아질수록 시스템의 난방성능은 감소하는 특성이 있다. 이러한 난방성능 감소는 시스템 설계 용량을 늘리거나 보조 난방장치를 별도로 설치해 해결하고 있다. 

그러나 이는 사용자의 과도한 비용 발생 또는 비효율적인 에너지 사용을 야기하므로 저온에서 효율적인 난방성능 확보를 위한 기술개발이 필요하다.

난방성능 확보를 위해 주로 2단 압축 사이클을 구성해 효율적인 운전을 하고 있으며 2단 압축 사이클은 냉매의 일부를 증발시켜 압축 과정 중간에 주입하는 기술이다. 



기존에는 압축기 신뢰성 확보를 위해 기체 상태의 냉매만을 주입할 수 있었으나 최근 기체와 액체를 혼합한 상태로 주입할 수 있는 기술이 개발돼 난방성능을 비약적으로 향상시킬 수 있게 됐다. 액체와 함께 주입하면 압축기 과열을 방지할 수 있어 신뢰성에 도움이 되고 보다 효율적인 압축이 가능하게 된다. 

하지만 압축실 내부로 액체가 포함된 냉매를 주입하기 때문에 액압축으로 인한 압축기 신뢰성을 저해하지 않도록 액냉매 유량을 조절하는 것이 가장 중요하다.  

삼성전자와 고려대는 압축기 신뢰성을 확보하면서 난방성능을 극대화할 수 있는 2단 압축 사이클 제어기술을 개발했다. 이 기술은 압축기 신뢰성 확보와 성능 최적화 기술로 구분할 수 있으며 신뢰성은 압축기의 진동 특성분석을 통해 확보했으며 성능 최적화는 냉매 유량과 성능에 대한 상관관계 분석을 통해 구현했다. 

삼성전자의 관계자는 “2단 압축 사이클에 대해 지속적으로 연구개발을 진행해 오고 있으며 2012년 ‘Dual Inverter Vapor Injection 기술’로 신기술 인증을 받았다”라며 “이후로 2016년과 2018년에도 2단 압축 사이클과 관련한 신기술 인증을 받아 그 기술력을 인정받고 있다”고 밝혔다.