한국기계연구원, 질소 냉매 극저온 냉각기 개발

한국기계연구원 탄소중립기계연구소 고준석 실장 연구팀이 영하 120도 이하에서 15킬로와트(kW)의 냉각 성능을 구현하는 극저온 냉각시스템을 개발했다고 2026년 11월 2일 밝혔다. 대용량 산업용 냉각장치 제작과 실증을 마쳤고 민간에 기술 이전도 완료했다.

반도체 회로가 미세해지면서 식각 공정의 발열 제어가 중요해져 영하 100도 수준의 냉각 유체를 공급하는 칠러가 필요해졌다. 기존 증기 압축 방식 칠러는 지구온난화지수가 높은 냉매를 많이 써왔고 냉각 용량을 늘리는 데 한계가 있었다. 연구팀은 지구온난화지수가 0인 질소를 냉매로 쓰고 운전압력을 10기압 이하로 설계했으며, 자기 베어링을 접목해 분당 6만 회전의 초고속 운전을 가능하게 했다.

실증 결과 냉각 시스템은 운전 30분 안에 영하 120도 이하에 도달했고 1시간 내 목표 용량인 15kW 부하 운전에 성공했다. 이 기술은 국내 반도체 칠러 제조사에 이전됐으며 이르면 2027년 제품이 출시될 전망이다.