삼성전자 'EHS 히트펌프 보일러' 라이프 스타일 이미지 [사진=삼성전자]

[디지털데일리 옥송이기자] 삼성전자가 미국 에너지부(DOE) 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 영하 30도 이하의 한랭지에서도 안정적으로 작동하는 히트펌프 기술 개발에 나선다.

삼성전자는 ORNL과 '한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발' 연구를 진행한다고 9일 밝혔다. 내년 상반기까지 연구를 진행한 뒤 미국 알래스카에서 실증에 나설 계획이다.

이번 연구는 단일 압축기를 기준으로 영하 30도 이하의 환경에서도 안정적인 난방과 온수 공급이 가능한 증기압축 기술을 구현하는 것이 목표다.

증기압축 기술은 냉매를 압축·순환시켜 외부의 열을 실내로 전달하는 방식이다. 냉매가 압축기를 거치면서 고온·고압 상태가 되고, 이 과정에서 발생한 열을 열교환기를 통해 실내 공기나 물에 전달한다. 난방뿐 아니라 냉방과 온수 공급에도 활용할 수 있다.

다만 외부 기온이 낮아질수록 성능이 떨어질 수 있다는 점이 한계로 꼽힌다. 북미와 북유럽 등 일부 지역에서는 영하 30도 이하의 날씨가 이어지는 만큼 극저온에서도 난방 성능과 운전 안정성을 유지하는 기술이 중요하다.

삼성전자는 이를 위해 압축기에 회전식 스크롤 방식을 적용한다. 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하면서 냉매를 압축하는 방식으로, 피스톤의 직선 운동을 이용하는 방식보다 에너지 손실을 줄이고 장시간 운전 안정성을 높이는 데 초점을 맞췄다.

냉매량을 조절하는 '플래시 인젝션' 기술도 적용한다. 장시간 운전으로 열효율이 떨어지는 상황을 기기가 감지하면 필요에 따라 냉매를 추가 주입해 압축기 과열을 줄이고 성능을 유지하는 방식이다.

개발한 기술은 미국 알래스카 페어뱅크스에 위치한 로키국립연구소(NLR) 필드테스트 랩에서 검증한다. 페어뱅크스는 월평균 최저기온이 영하 40도 안팎이며 역대 최저기온은 영하 50도 이하까지 내려가는 한랭 지역이다.

연구진은 혹한기 난방 성능과 에너지 효율, 장시간 운전 안정성, 온수 공급 성능 등을 검증할 예정이다.

삼성전자는 실증을 거친 기술을 향후 냉난방 겸용 시스템에어컨과 히트펌프 보일러 등 HVAC 제품에 확대 적용할 계획이다. 난방 분야에서 화석연료 대신 전기를 사용하는 '난방 전기화' 수요가 확대되는 데 대응한다는 방침이다.

임성택 삼성전자 DA사업부 부사장은 "이번 협업은 실제 극저온 환경에서 삼성의 고효율 기술과 기기 신뢰성을 검증하는 계기가 될 것"이라며 "연구 데이터를 바탕으로 탄소 배출을 줄이면서 성능과 에너지 효율을 높인 히트펌프 제품을 글로벌 시장에 선보일 것"이라고 말했다.