일반기술

이산화탄소를 이용한 냉동기 사이클

최근 들어 환경문제가 전 인류의 관심사로 대두되었으며, 이러한 환경문제와 연관하여 냉동 및 공조 산업에 이용되는 냉매에 대하여도 많은 논의가 되고 있다. 냉동기의 냉매로 광범위하게 이용되던 CFC (chlorofluorocarbon) 계열의 냉매는 오존층파괴와 지구온난화의 원인이 되는 물질로 판명됨에 따라 생산과 사용이 이미 규제되었으며, HCFC (hydrochlorofluorocarbon) 계열의 냉매도 그 생산과 사용이 규제될 예정으로 있다. 기존의 냉매를 대체할 수 있는 새로운 물질로서 HFC (hydrofluorocarbon) 가 개발되었으나 유럽 등지에서는 이들 냉매의 지구온난화 효과 때문에 영구적인 대체물로 생각하지 않고 있다. 따라서 환경에 영향을 전혀 미치지 않는 천연냉매에 관한 연구가 필수 불가결하다. 천연냉매라 함은 지구상에 존재하는 환경친화적인 냉매를 말하는데, 이산화탄소, 탄화수소, 암모니아, 물, 공기 등이 포함된다. 본 연구에서는 포화압력이 높은 이산화탄소와 상대적으로 포화압력이 낮은 탄화수소계 열 냉매의 혼합냉매를 이용하여 기존의 냉동시스템과 비슷한 압력범위에서 작동하는 냉동사이클을 구성하고 성능 및 효율을 고찰하는 것에 주안점을 두고 있다.이산화탄소와 탄화수소의 이용한 혼합냉매에 적합한 냉동사이클을 새로이 설계하여 제작하고, 실험을 통하여 그 성능을 검증하는 것이 이 연구의 주된 내용이다. 두성분중에서 탄화수소 냉매의 대부분을 먼저 액체로 만든 후, 이를 팽창시켜 저온을 얻고, 이를 이산화탄소와 열교환하여 액체상태의 이산화탄소를 얻으며, 이를 다시 팽창시켜 저온도 얻는 것이 주된 원리이다.