삼성전자, 영하 30도 견디는 히트펌프 개발…美 국립연구소와 협력

단일 압축기로 극저온 난방·온수 구현 목표…증기압축 기술 고도화

내년 상반기 연구 마무리 후 알래스카서 실증…HVAC 제품군 확대 적용

삼성전자 'EHS 히트펌프 보일러' 라이프 스타일 이미지ⓒ삼성전자

삼성전자가 미국 에너지부(DOE) 산하 오크리지 국립연구소(ORNL)와 손잡고 영하 30도 이하 극저온 환경에서도 안정적으로 작동하는 차세대 히트펌프 기술 개발에 나선다.

삼성전자는 오크리지 국립연구소와 '한랭지용 증기압축식 난방과 멀티 솔루션 개발' 연구를 진행한다고 9일 밝혔다. 단일 압축기를 기준으로 영하 30도 이하 환경에서도 안정적인 난방과 온수 공급이 가능한 기술을 구현하는 것이 목표다.

핵심은 히트펌프의 증기압축 기술 고도화다. 증기압축은 냉매를 압축·순환시켜 외부의 열을 실내로 전달하는 방식으로, 난방과 냉방, 온수 공급을 하나의 시스템에서 구현할 수 있다.

다만 이는 외부 기온이 낮아질수록 성능이 떨어지는 한계가 있다. 특히 북미와 북유럽 등에서는 영하 30도 이하의 한파가 장기간 이어지는 만큼 극저온에서도 성능과 신뢰성을 유지하는 기술이 중요하다.

삼성전자는 이를 위해 압축기에 회전식 스크롤 방식을 적용할 계획이다. 두 개의 스크롤이 맞물려 회전하며 냉매를 압축하는 방식으로, 기존 피스톤 방식보다 에너지 손실을 줄이고 장시간 운전 안정성을 높일 수 있다는 것이 삼성전자측 설명이다.

압축기 과열을 막고 성능을 유지하기 위한 '플래시 인젝션' 기술도 적용한다. 장시간 운전으로 열효율이 떨어질 경우 이를 감지해 냉매를 추가 주입하는 방식이다.

삼성전자는 내년 상반기까지 연구를 진행한 뒤 미국 알래스카 페어뱅크스에서 필드테스트에 나설 예정이다. 현지에서는 난방 성능과 에너지 효율, 장시간 운전 안정성, 온수 공급 성능 등을 종합적으로 검증한다.

검증을 마친 기술은 향후 냉난방 겸용 시스템에어컨과 히트펌프 보일러 등 다양한 냉난방공조(HVAC) 제품에 확대 적용할 방침이다.

임성택 삼성전자 DA사업부 부사장은 "이번 협업은 실제 극저온 환경에서 삼성의 고효율 기술과 기기 신뢰성을 증명하는 중요한 계기가 될 것"이라며 "연구 데이터를 바탕으로 탄소 배출을 줄이면서도 성능과 에너지 효율을 극대화한 히트펌프 제품을 글로벌 시장에 선보이겠다"고 말했다.