[혁신현장을 찾아서] 부산대 기계공학부, 에너지 효율·원전 안전 "원천기술로 달성"

냉동시스템·열유체연구실

부산대 기계공학부 냉동시스템 및 열유체연구실(책임교수 정지환·사진)은 열전달 촉진 관련 기초연구를 수행하고 그 결과를 에너지시스템 효율 향상에 적용하는 기술을 집중적으로 연구하고 있다.

특히 냉장고에서 열교환기로 쓰이는 ‘CT-SLHX’ 내부에서 일어나는 현상을 이론적으로 해석하고 실험적으로 검증했다는 점에서 잠재력을 인정받고 있다. 세계 최고의 기술을 자랑하는 미국냉동공조학회(ASHRAE)가 표준으로 제공하던 CT-SLHX 실험식보다 정확도를 100% 이상 향상시킨 이론적 모델은 국내 산업체와 실용화 연구를 거쳐 제품설계에 적용되고 있다.

이 연구실은 연구교수 1명과 박사과정 9명, 석사과정 12명, 학부 1명 등 23명의 연구진으로 구성됐다. 증발 및 응축 열전달 성능을 향상시키기 위한 기초연구, 액적응축(Drop-Wise Condensation)을 일으킬 수 있는 소수성(물이 붙으려고 하지 않는 성질)표면 개발, 에어컨냉장고 등에 적용해 에너지효율을 향상시키는 방안 등을 연구하고 있다. 또 기초 연구결과를 원자력발전소 안전성 향상에 활용하는 방안 등에 대한 연구도 병행하고 있다.

연구실을 이끌고 있는 정지환 교수는 “현재 개발 중인 증발응축 열전달 촉진 기술과 이를 이용한 열교환기 개발, 냉동시스템 성능 향상, 원자력발전소 안전성 향상 연구가 실용화 단계에 접어들면 향후 큰 경제적 파급효과를 가진 원천기술이 탄생한다”고 설명했다.

연구실은 또 지식경제부의 에너지기술개발사업인 ‘미세 표면가공기술을 이용한 증기의 액적응축열전달 구현’ 과제를 통해 접촉각 160도의 초소수성 표면 개발에도 성공했다. 반도체 제조공정을 이용해 마이크로 나노 사이즈의 금속구조물을 열전달 표면에 만들고, 액적응축을 구현한 것이다. 이 연구는 세계 최고 수준의 접촉각을 구현한 것으로 공학적 측면에서 혁신적인 기대를 모으고 있는 기술이다.

이 밖에 부산대 열유체연구실은 올해부터 3년간 한국연구재단의 지원을 받아 ‘표면 이온조사 기술을 활용한 증기의 액적응축열전달 구현’ 과제를 수행 중이며 재단이 5년간 총 24억원의 연구비를 지원하는 ‘원자력선진기술연구센터’ 사업에도 선정됐다.

이계주 기자 leerun@hankyung.com