콜드체인 탄소저감을 위한 고효율 냉열 시스템 개발
Development of a High-Efficiency Cold Thermal Energy System for Low-Carbon Cold Chain Logistics
- 주제(키워드) 콜드체인 , 탄소저감 , 고효율 , 냉열에너지 , 대체냉매 , LCCP
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 공학대학원
- 지도교수 전용석
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035493
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
콜드체인 산업은 급성장하고 있음에도 불구하고, 기술적 미비로 인해 막대한 식품 손실과 온실가스 배출을 초래하고 있다. 이에 따라 2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 콜드체인 시스템의 에너지 효율 개선과 온 실가스 저감이 시급한 과제로 부각되고 있다. 특히, 콜드체인 운송의 핵심 수단인 냉장탑차는 오랫동안 디젤 방식을 사용해왔으나, 높은 온 실가스 배출, 유지보수 비용, 소음 등의 문제로 인해 대체 기술의 도입 이 요구되고 있다. 이에 따라 배터리 방식과 냉열축열 방식이 제안되었 으나, 하중 증가, 주행거리 감소, 낮은 열전도도, 상분리 문제 등의 한 계가 여전히 존재한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 냉열에 너지원을 사전에 충전하여 활용하는 새로운 형태의 냉장탑차가 제안되 고 있으며, 본 연구는 이 시스템의 핵심 요소인 냉열에너지 생산 단계 의 성능 향상에 중점을 두었다. 본 연구에서는 공랭식 응축기를 적용한 상용 제빙기와, 침지식 냉각방식을 적용한 벤치 모델을 비교하여 실험 을 수행하였다. 상용 제빙기의 경우, 제빙 과정에서 발생하는 배수를 응축기 냉각에 재활용함으로써 제빙기 시스템의 에너지 효율을 향상시 켰으며, 동시에 낮은 지구온난화지수(GWP)를 갖는 대체냉매 R454C를 적용하여 환경적 평가(LCCP)를 진행하였다. 또한 벤치 모델에서는 냉매 와의 제빙판을 2차유체에 침지시키는 방식으로 열전달 성능을 극대화 하였으며, R454C와 R290 두 가지 대체냉매를 적용해 친환경성과 성능을 종합적으로 평가와 LCCP를 분석하였다. 이후 효율이 가장 좋은 R290 냉매에 인버터 압축기를 적용하여 실험을 진행하였다. 그 결과 인버터 기능을 적용한 R290 bench model 시스템은 냉각 성능과 에너지 효율 면 에서 탁월한 결과를 보이며 우수성을 입증하였다. 본 연구는 이러한 실 험 결과를 바탕으로, 냉열에너지의 고효율 생산과 친환경 기술 적용을 동시에 달성할 수 있는 냉장탑차 시스템의 실현 가능성을 제시하고자 한다. 주제어: 콜드체인, 냉열에너지, 제빙기, 대체냉매, 환경적 평가(LCCP)
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 절 연구 동향 및 분석 5
제 3 절 연구 목적 8
제 2 장 실험 장치 및 방법 10
제 1 절 상용 제빙기 기초성능평가 10
1. 상용 제빙기 기초성능평가의 장치 및 실험 조건 10
2. 상용 제빙기의 기초성능평가 분석 15
제 2 절 Various condenser cooling 17
1. Various condenser cooling 실험 방법 17
2. Spray cooling method 20
3. Partial immersion cooling 23
4. Hybrid cooling 25
제 3 절 Bench model 28
1. Bench model 실험 장치 28
2. Bench model 실험 방법 30
제 4 절 친환경 대체냉매 평가 32
제 5 절 LCCP(Life Cycle Climate Performance) 평가 36
제 3 장 실험결과 및 고찰 40
제 1 절 Various condenser cooling 40
제 2 절 Bench model 49
제 3 절 대체냉매 적용 실험 52
1. 상용 제빙기 대체냉매 실험 52
2. Bench model 대체냉매 실험 58
제 4 절 RPM 제어를 통한 R290 성능개선 62
제 5 절 LCCP 평가 63
1. Various condenser cooling LCCP 평가 63
2. 상용 제빙기 대체냉매 LCCP 평가 65
3. 상용 제빙기와 bench model의 LCCP 평가 66
4. Bench model에서 대체냉매 LCCP 평가 68
제 4 장 결론 70
참고 문헌 73
Abstract 79
