기계연, 영하 183도 이하 극저온 터보팽창기 국산화 성공

극저온 팽창기 설계~시험 원천기술 확보, 국내 최초

대체 에너지 저장 효율성 대폭 향상…상용화 시동 걸어

[대전=뉴시스] 기계연구원 에너지저장연구실 임형수 책임연구원이 공기 액화용 극저온 터보 팽창기에 대해 설명하고 있다.(사진=기계연구원 제공)  *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 수소나 천연가스 등 대체에너지를 극저온 상태에서 효율적으로 저장할 수 있는 극저온 터보팽창기가 국내 기술로 개발됐다.

한국기계연구원은 에너지저장연구실 임형수 책임연구원 연구팀이 지구온난화에 영향이 없는(Zero GWP) 냉매를 사용해 무급유 방식의 극저온 터보팽창기를 개발하고 천연가스 액화용 팽창기의 실증시험을 완료했다고 14일 밝혔다.

극저온은 절대온도 123K(영하 150℃) 이하부터 절대온도 0K(영하 273℃) 사이의 온도다.

극저온 터보팽창기는 고압상태의 기체를 임펠러로 팽창시켜 온도를 낮추는 원리를 이용해 수소, 천연가스, 공기 등 대체 에너지를 액화 저장하는 데 필요한 장비다.

기계연 연구팀은 대체에너지를 영하 183℃ 이하의 극저온 상태로 냉각키 위해 임펠러, 무급유 베어링, 축, 케이싱 등을 독자 개발하고 회전 안정, 출력 제어, 단열 설계기술 등 핵심기술을 확보한 뒤 이를 기반으로 이번에 Zero GWP 냉매인 네온을 상온 조건에서 영하 183℃ 이하로 냉각시키는 데 성공했다. 

1분에 수만에서 수십만 번까지 회전하는 극저온 터보 팽창기는 그동안 대부분을 해외 수입에 의존해 왔으나 이번 기술 개발로 국산화 가능성이 확보됐다.

기존의 팽창기가 베어링에 오일을 공급하는 윤활방식으로 별도의 오일 공급장치가 필요하고 구조가 복잡했으나 기계연에서 개발한 팽창기는 무급유 방식을 적용, 구조가 간단하고 크기가 작아 소규모 산업현장에서도 적용이 쉽다.

특히 연구팀은 확보한 수소 액화용 팽창기와 천연가스 액화용 팽창기, 공기 액화용 팽창기 기술 중 천연가스 액화용 팽창기는 영하 183℃급에서 냉동능력 7~10㎾의 용량까지 가능하며 현재 민간기업을 통해 상용화 절차를 진행 중이다.

기계연 임형수 책임연구원은 "대체에너지인 수소 등을 극저온 상태의 액체로 저장하게 되면 에너지 밀도가 대폭 증가해 저장설비 크기를 획기적으로 줄일 수 있다'며 "극저온 터보 팽창기 핵심기술 개발로 기후변화 대응을 위한 대체에너지 저장 시스템의 국산화가 가능해질 것"이라고 밝혔다.


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