국립 부경대학교는 냉동공조분야에 특화된 연구기관으로 초저온 냉열설비분야에 대한 다양한 연구경험을 가지고 있다. 특히 이번 과제의 연구책임자인 손창효 교수는 친환경 냉매를 적용한 초저온 냉동시스템 및 열교환기의 성능평가에 대한 연구경력을 다수 보유하고 있다. 손창효 교수를 만나 초저온 냉열설비 R&D 참여 배경 및 연구개발 목표에 대해 들어봤다.
 

■ 이번 과제 참여 배경은
참여기관이 보유하고 있는 친환경 초저온 냉매를 적용한 냉동시스템 및 열교환기 설계기술력을 토대로 많은 기관과 협업을 통해 자연냉매 적용 –100℃급 고효율 초저온 냉열설비시스템의 국산화에 이바지하고자 이번 과제에 참여하게 됐다. 

■ 이번 과제 성공을 위한 부경대만의 경쟁력은
부경대는 그동안 냉동공조분야에서 꾸준한 연구를 진행해왔으며 이와 관련된 특허와 노하우를 다수 보유하고 있다. 최근에는 친환경 냉동시스템과 관련된 국가기술개발사업인 △친환경 해수제빙장치 개발 △친환경 지열히트펌프 개발 △액화공기를 이용한 냉방시스템 개발 등을 통해 환경친화적인 냉동공조분야에 대한 기술력을 키우고 있다.

■ 이번 과제에서의 역할은
부경대의 역할은 사이클을 구성하는데 있어 필수적인 요소인 3가지 타입의 열교환기에 대한 CFD 해석을 담당한다. 이중에서도 유체분배를 원활하게 해 열전달 효과를 향상시킬 수 있는 분배기에 대한 해석을 집중적으로 다룰 예정이다.

■ 연차별 R&D 방향은
1차연도에는 3가지 타입의 열교환기에 대한 수치해석 모델을 확보하고 기본적인 데이터베이스를 구축한다. 이를 위해 기존 문헌 분석을 통한 단위제품 열교환기 수치해석 기법를 조사하고 수치해석을 위한 형상 구현 및 격자 최적화, 기본해석 수행 및 상세 해석을 위한 파라미터를 정립한다. 

2차연도에는 본격적인 분배의 수치해석을 수행해 적정 형상을 모색할 예정이다. 이를 토대로 3차연도에는 다양한 운전조건 내에서의 수치해석을 통해 형상에 대한 기초 상관식을 도출할 예정이며 4차연도에는 실증실험을 보조하며 그 결과를 토대로 개선된 상관식을 개발할 예정이다.

■ 이번 과제를 통한 기대효과는
이번 과제를 통해 자연냉매 적용 –100℃급 고효율 초저온 냉열설비시스템을 개발함으로써 초저온 산업분야에 대한 국산화 및 기술경쟁력을 확보할 수 있을 것이다.  

특히 작동유체인 공기를 사용했을 시 상변화가 없는 사이클 특성상 열교환기는 콤팩트화 및 최적화함으로써 기타 산업분야에 적용되는 열교환기 설계에도 좋은 전략을 제시할 수 있을 것으로 보인다.