티앤이코리아는 항공우주용 고효율, 고속 터보기술을 원천으로 한 혁신적인 터보기술을 바탕으로 다양한 산업분야에서 요구되는 에너지절감 및 친환경 에너지공급에 필요한 종합 솔루션을 제공하고 있다. 

환경에 유해한 기계오일을 사용하지 않는 오일리스 제품을 통해 에너지절감에 기여하고 있으며 공기베어링·자기베어링, 고속모터 및 인버터기술을 바탕으로 고효율 친환경 터보블로워 및 터보압축기 제품을 항공·조선분야, 수소자동차·수소발전 등 수소연료전지분야, 수처리분야, 공정용산업분야, 특히 냉매를 사용하지 않는 터보 냉난방기분야 및 공기냉각터빈, 터보냉동분야 등에 공급하고 있는 터보기기 전문기업이다. 

다양한 혁신제품과 선도기술 개발을 통해 미래 친환경 신재생에너지시대를 준비하고 있는 티앤이코리아는 이번 초저온 냉열설비 개발 R&D에서 초저온 냉동기용 터보컴팬더 개발에 참여한다. 

​■ 이번 과제 참여 배경은 
티앤이코리아는 터보기계 전문기업으로서 다양한 터보기기를 독자기술로 개발, 생산 및 공급하고 있다. 특히 에어사이클 터보기술을 적용해 국산 차세대 전투기용 냉각터빈을 개발, 납품하고 있으며 에어사이클 터보냉각기술에 고속모터 및 공기베어링을 적용한 냉방용 터보 컴팬더를 에너지기술연구원과 연구해 시제품을 성공적으로 완료했다. 이를 통한 개발 경험과 기술을 활용해 -100℃ 에어사이클 터보냉동기 개발에 참여하게 됐다.  

■ 과제 성공을 위한 경쟁력은 
터보기기 제품을 자체 상용화해 세계 16개국에 수출하고 있으며 다양한 산업분야 주요기업과 터보기기 제품개발 프로젝를 수행 중이다. 여기에 사용되는 터보기기 설계, 제작, 조립 및 시험평가기술을 확보하고 있다. 특히 공기베어링이 적용된 Oil-Free 고속모터 개발 역량을 갖추고 있다.

이번 과제에서 가장 중요한 핵심부품인 고속모터와 압축단·터빈이 결합된 터보컴팬더 제작을 맡고 있으며 에어사이클 터보냉각기술이 적용된 터보컴팬더 개발을 에너지기술연구원과 성공적으로 개발 완료한 경험을 바탕으로 -100℃ 에어사이클 터보냉동기에 적용되는 터보 컴팬더의 단품 시험평가, 최종 시스템 정착 지원 등 과제 성공에 중추적 역할을 수행할 예정이다. 

또한 개발제품을 상용화해 냉동기시스템기업에 공급해 매출을 창출할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이를 토대로 국내는 물론 해외 영업망을 이용한 실적 증대에 기여할 예정이다.

■ 이번 과제에서의 역할 및 기대효과는 
티앤이코리아는 △공기베어링이 적용된 Oil-Free 고속모터 개발 △고속모터와 압축단·터빈이 결합된 터보컴팬더 제작 △터보 컴팬더 단품 시험평가 △터보 컴팬더 시스템 적용 통합 지원 등이다. 

이를 통해 공기베어링이 적용된 Oil-Free 고속모터 개발 및 고속모터와 압축단·터빈이 결합된 터보컴팬더 제작기술 확보 및 상용화를 통한 기술력 확보 및 세계시장 진출 기회를 마련하고자 한다. 

■ 연도별 R&D 방향은 
이번 연구에서 개발하고자 하는 컴팬더는 oil-less 에어포일 베어링을 사용해 환경측면에서 강점은 물론 회전체동역학 관점에서 상대적으로 낮은 지지력, 매우 작은 감쇠의 장점이 있다. 그러나 공진이 발생할 시 쉽게 파괴될 가능성이 있어 회전축계의 공진회피 설계가 매우 중요하다. 

컴팬더의 경우 전체 테스트 루프 운용에 따라서 축 방향 정적·동적가진력이 작용하게 되며 이는 베어링에서의 지지력 축 자체의 굽힘 강성 및 취성과 연관돼 악조건에서 견딜 수 있는 내구설계가 필요하다. 

또한 컴팬더 개발을 통해 사이클의 팽창과정에서 터보식 팽창기를 통해 회수되는 에너지를 직접적으로 압축기 구동에 사용함으로써 손실을 최소화해 냉동시스템 전체 성적계수(COP)를 향상시킬 계획이다. 이를 위해 압축기와 팽창기 설계에서 유량, 회전수, 크기, 축력 매칭을 고려한 설계를 진행한다. 

핵심부품인 고속 에어포일 베어링은 2만3,000rpm까지 고속모터 및 임펠러를 지지해줄 수 있는 무급유 방식 에어포일 베어링을 개발하고 잦은 시동-정지 반복이 요구되는 간헐운전에도 사용할 수 있도록 시동·정지 내구성을 가지도록 내구성 성능을 확보할 계획이다. 

고온의 모터 및 베어링은 터보식 팽창기와 매우 인접해 있어 초저온 냉동시스템의 출력온도를 상승시켜 컴팬더의 냉동성능을 저하시킬 수 있다. 이에 따라 초저온 운영에 따른 시스템 열해석이 필요하며 컴팬더 내부 및 케이스를 통한 팽창기로의 열전달을 최소화하기 위해 열전도율이 낮은 소재를 이용하고 접촉면을 최소화하는 구조의 열차폐시스템을 구축할 계획이다.