윤주영 고려엠지 대표는 판형열교환기분야에서 20여년간 종사하며 국내외 판형열교환기 업무 및 선진기술 국산화에 앞장선 공로를 인정받아 ‘2024년도 기계·로봇·항공산업(기계분야) 발전유공 포상식’에서 산업통상자원부 장관상을 수상했다.

모든 산업의 중요장비인 판형열교환기는 그동안 국산화에 많은 발전을 이뤄왔지만 아직 높은 기술력이 요구되는 SUS브레이징, 비대칭 반용접식 등 특수 판형열교환기시장은 대부분 외산 열교환기가 주류를 이루고 있다. 이에 따라 윤주영 대표는 특수 판형열교환기술 국산화에 성공해 연간 100억원의 해외수입 대체 효과와 함께 수출까지 할 수 있는 기술력을 확보했다.

고려엠지가 특허를 획득한 ‘스테인리스 스틸 브레이징 열교환기’는 기존 브레이징 방식(Cu, Ni 브레이징)에 비해 구분된 용가재층이 존재하지 않고 용접에 가까운 접합부 미세조직을 보인다. 접합부분 조성이 모재인 스테인리스 스틸과 유사한 합금조성을 나타내 사용범위가 넓은 고효율 열교환기다.

또한 발암물질인 Ni의 사용량이 기존 브레이징대비 50% 이하여서 친환경 조건을 만족한다. 사용온도범위는 –162℃~550℃이며 최고사용압력은 30bar다.

윤주영 대표는 “스테인리스 스틸 브레이징 열교환기는 그동안 스웨덴 A사가 독점하고 있었던 기술”이라며 “국내 삼성전자와 SK하이닉스 반도체라인에 납품하고 있으며 연간 100억원 가량 해외 수입제품을 대체할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

일반적인 가스켓 타입 판형열교환기는 20bar 이상 사용압력에서는 구조적 취약성 때문에 사용이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 윤 대표는 기존 sealing 능력대비 25% 이상 향상된 ‘플레이트형 열교환기의 가스켓 구조체’를 개발해 특허를 취득했다. 개발된 제품은 최고 압력 37.5bar 테스트를 완료했으며 현재 한국지역난방공사의 지역연계용 고압열교환기(고압 25bar)에 납품돼 사용하고 있다.

윤 대표는 2021년도 세계일류 상품으로 선정된 ‘비대칭형 반용접식 판형열교환기’도 개발했다. 발전시스템 및 산업용 냉동공조시스템의 경우 고압 작동유체와 냉각수(열원수)를 열교환(증발기, 응축기)하는 장치가 필요하다. 증발기와 응축기로 사용되는 열교환기 형태는 다양하지만 가장 열교환효율이 높은 판형열교환기를 적용하기 위해서는 고압인 작동유체측의 내압 내구성 확보가 필요하다. 이를 구현한 제품이 반용접식 판형열교환기이다.

일반적인 판형열교환기의 경우 격리된 2개의 열매체 유로의 유동 단면적이 동일하다. 그러나한 쪽 열매체로 물을 사용하고 다른 쪽 열매체로 냉매를 사용하는 발전시스템 및 냉동공조시스템의 경우 물측과 냉매측의 체적유량의 차이가 매우 크다. 각 열매체의 체적유량에 맞춰 유로 단면적측면에서 비대칭 구조를 갖는 고효율 판형열교환기를 적용할 경우 열교환기 체적 감소, 유량이 많은 측의 압력손실 감소 등의 장점이 있다.

개발된 제품은 선박해양플랜트연구소의 ‘1MW급 해수온도차 발전 실증 플랜트 개발’(OTEC)프로젝트에 납품돼 테스트를 성공적으로 완료했다.