[헬로티]
한국기계연구원(이하 기계연)이 네온을 작동유체로 하는 브레이튼 극저온 냉동기 시스템의 원천기술을 확보하고 출력 실증에도 성공했다.
기계연은 이번 극저온 냉동기 시스템 개발 및 실증 성공으로 현재 전량 외산에 의존하고 있는 극저온 냉동기 시스템의 국산화를 위한 발판을 다지게 됐다. 또한, 이 기술을 활용하면 천연가스, 수소가스 등을 더 효율적으로 액화할 수 있어 친환경 에너지 활용 확대에도 기여할 것으로 기대된다.
기계연 에너지변환기계연구실 염한길 책임연구원 연구팀은 국내에서 처음으로 네온가스를 작동유체로 하는 브레이튼 냉동기 시스템을 개발하고 영하 200℃의 극저온에서 2㎾ 출력 실증에 성공했다.
브레이튼 극저온 냉동기에 헬륨 대신 네온을 작동유체로 이용하여, 고속으로 회전하면서 작동유체를 팽창시켜 극저온 조건을 만들어 주는 팽창기의 회전속도를 헬륨에 비해 1/3 수준으로 낮춤으로써 더욱 효과적인 극저온 생성뿐만 아니라 전체 시스템의 안정성과 수명도 향상시킬 수 있다.
연구팀은 현재 전량 외산 기술로 운용되고 있는 국내 LNG 운반선에 우리 기술로 만든 극저온 냉동기 시스템을 운용할 수 있도록 후속연구를 통해 10㎾ 출력 실증에 도전할 계획이다.
또한, 개발된 극저온 냉각기술을 세계 최고 수준의 국산 초전도 케이블 시스템에도 활용함으로써 케이블 코어(core), 극저온 냉각장치, 부대시설은 물론 설치와 운영까지 초전도 케이블 시스템의 토탈 솔루션을 제공할 수 있는 기반도 마련하게 됐다. 아울러 작동온도를 친환경 연료인 수소가스 액화(영하 253℃)에서 천연가스 액화(영하 162℃)온도까지 확대할 수 있다.
기계연 에너지변환기계연구실은 극저온기계/터보기계 전문연구실로 특히, 극저온 연구팀은 K1전차 전차장 열상장비 냉각용 스터링 냉동기, 대전차 미사일(현궁) 적외선 센서 냉각용 줄-톰슨 냉동기, 진공동결 건조기용 초저온 냉동기 개발을 성공적으로 수행하는 등 극저온 분야에서 국내 최고의 연구역량을 갖추고 있다. 이런 점을 인정받아 앞선 2019년 12월에는 과기부 선정 터보기계·극저온기계 분야 국가연구실 (National Lab)에 지정됐다.
