기계硏, 영하 120℃·15㎾급 반도체 극저온 칠러 개발…상용화 착수

핵심부품부터 시스템까지 국산화…민간에 기술이전

[대전=뉴시스] 기계연구원 에너지저장연구실 연구진이 터보-브레이튼 극저온 칠러 앞에서 기념촬영을 하고 있다.(사진=기계연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 질소를 냉매로 사용해 영하 120℃ 이하의 냉각성능을 구현하는 15㎾급 산업용 극저온 칠러를 개발하고 상용화에 나섰다.

한국기계연구원은 탄소중립기계연구소 고준석 실장팀이 터보-브레이튼 방식의 극저온 냉각시스템을 개발, 산업용 칠러 제작과 성능시험을 마친 뒤 민간에 기술이전했다고 2일 밝혔다.

칠러는 반도체 제조공정에서 발생하는 열을 식히기 위해 냉각유체를 공급하는 장비로 식각공정에서는 공정 중 발생하는 열을 제거키 위해 영하 100℃ 수준의 냉각성능이 요구된다.

개발한 이 장비는 영하 120℃ 이하에서 15㎾의 냉각성능을 갖추고 있다. 냉매로 지구온난화지수(GWP)가 0인 질소를 사용하고 운전압력도 10기압 이하로 설계해 친환경성과 안전성을 확보했다.

특히 핵심부품인 터보기계에는 윤활유 없이 회전축을 지지하는 자기베어링 기술을 적용해 분당 6만 회전의 초고속 운전이 가능하다.

성능시험에선 운전 시작 후 30분 이내에 영하 120℃ 이하에 도달했으며 60분 이내에 목표 냉각용량인 15㎾의 부하운전에 성공했다. 정격운전 조건에서 소비전력은 90㎾, 시스템 성능계수(COP)는 0.167을 기록했다.

이번에 연구팀은 질소를 압축·팽창시키는 터보-브레이튼 방식을 적용, 기존 증기압축식 칠러의 냉매 환경부담과 냉각용량 확대 한계를 극복했다.

해당 기술은 반도체 칠러 제조기업인 차고엔지니어링에 이전됐으며 내년 제품 출시를 목표로 제작에 들어갔다.

고준석 기계연 실장은 "극저온 냉각기술을 제품화 가능한 수준까지 발전시켰다"며 "반도체 제조현장뿐 아니라 다양한 미래산업에 활용할 수 있는 산업용 극저온 냉각기술을 지속 개발하겠다"고 말했다.


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