스털링 냉동기의 현황과 전망

전문가 제언

○ 산업혁명의 후반부인 1816년 영국 스코틀랜드의 Robert Stirling에 의해 스털링 엔진이 발명됐다. 스털링 엔진은 당시 주류였던 증기기관을 대체할 수는 없었지만 큰 구조 변경 없이 냉동사이클로 전환되어 냉동기용으로 용도가 확대됐다. 특히 1900년대 중후반 Philips사는 스털링 사이클 기술에 대한 연구개발을 진행, 이동식 발전기?선박?자동차용 엔진과 공기 액화장치용 냉동기용 등 제품화로 연결했다.

○ 이러한 스털링 사이클 기술은 근래에 들어 심화되는 지구온난화방지를 위한 에너지절감과 재생에너지 이용확대를 위해 다시 주목을 받고 있다. 이것은 증기압축식 냉동기는 주로 전기에너지를 동력원으로 사용하지만 스털링 냉동기는 태양열?바이오매스?폐기?회수열 등 재생에너지를 동력원으로 사용가능하고 헬륨, 수소, 질소 등 비프레온 냉매를 사용하기 때문이다.

○ 열역학 사이클인 스털링 사이클은 등온과정과 등적과정으로 구성되며, 등적과정의 냉각과정에서 방출된 열을 열재생기에 축적하고, 등적과정의 가열과정에서 축적된 열을 재생시킴으로써 카르노 사이클(Carnot cycle)과 같은 높은 열효율을 얻는다. 그리고 스털링 냉동기는 증기압축식 냉동기에서는 실현하기 힘든 －70℃ 이하의 초?극저온을 얻을 수 있다.

○ 이상과 같은 스털링 사이클 기술개발은 국내는 1980년대 후반부터 출연연구소(스털링 엔진)를 중심으로 일부 가전메이커(Vuilleumier 히트펌프)에서 수행됐으나 뚜렷한 성과는 없었다. 이 기술은 향후 태양열?저온도차 발전시스템용 엔진 등으로도 활용이 확대될 것으로 보인다. 이를 위해 높은 구동압력에 따른 안전성 확보와 양산설계 및 공정개발을 통한 코스트 절감이 필요하다. 또한 고압 작동유체의 누설방지용 실링에 대한 개발?내구성 확보 및 열효율 향상을 위한 연구개발이 필요하다.
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저자

Noboru KAGAWA

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2011

권(호)

86(1000)

잡지명

冷凍

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

114~120

분석자

이*원

분석물

• 스털링 냉동기의 현황과 전망.pdf [249,250 byte]

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