위훈 삼성전자 DA사업부 선행개발팀장이 20일 신제품 ‘비스포크 AI 하이브리드 냉장고’에 대해 설명하고 있다. [사진=EBN 김채린 기자]

두 가지 동력을 사용해 보다 똑똑한 에너지 관리를 할 수 있는 냉장고가 주방으로 찾아온다. 삼성전자의 신제품 ‘비스포크 AI 하이브리드 냉장고‘가 그 주인공이다.

20일 삼성전자는 서울 중구에서 ‘비스포크 AI 하이브리드 냉장고 브리핑’을 개최하고, 비스포크 AI 하이브리드 냉장고의 특장점을 소개했다.

삼성전자 비스포크 AI 하이브리드 냉장고 [사진=EBN 김채린 기자]

비스포크 AI 하이브리드 냉장고는 냉각 방식 변화를 통해 에너지 효율 극대화를 꾀했다. 기존 냉장고 냉각 방식인 컴프레서만을 단일 동력원으로 사용하던 구조가 아닌, 국내 최초로 반도체 소자인 ‘펠티어(peltier)’ 소자를 결합한 하이브리드 냉각 방식을 채택했다. 컴프레서와 펠티어 소자를 병용하는 가정용 하이브리드 타입 냉장고는 삼성전자의 비스포크 AI 하이브리드 냉장고가 유일하다.

위훈 삼성전자 DA사업부 선행개발팀장은 “펠티어 소자는 성능과 효율에 한계가 있어 통상 조그만 장치에 사용되는 것이 일반적”이라며 “(비스포크 AI 하이브리드 냉장고에 넣어) 성능을 집약적으로 높였다고 보면 되는데, 쉽게 말하면 크기는 작지만 높은 성능을 보유했다고 보면 된다”고 설명했다.

냉장고는 365일 24시간 전원이 켜져 있어 가정 내에서 전력 소모가 큰 가전 중 하나로, 전기요금 절감에 대한 소비자 니즈가 크다. 삼성전자는 이런 니즈를 반영해 컴프레서와 반도체가 하이브리드 자동차처럼 함께 구동하며 최적의 효율을 낼 수 있는 새로운 냉각 형태의 냉장고를 개발했다. 비스포크 AI 하이브리드에 채택된 반도체 소자는 서로 다른 두 반도체에 전류를 흘려주면 한쪽 면은 열을 흡수하고, 반대편에서는 열을 방출하는 원리를 이용했다.

2024년형 비스포크 AI 하이브리드 냉장고 내부의 ‘AI 하이브리드 쿨링’ [사진=EBN 김채린 기자]

에너지 효율 극대화를 위해 삼성전자가 집중한 부분은 ‘AI 하이브리드 쿨링’과 ‘AI 절약 모드 알고리즘’ 이다.

비스포크 AI 하이브리드 냉장고는 하이브리드 쿨링을 통해 평상시 AI 인버터 컴프레서가 단독 운전하며 에너지 소비량을 일정하게 유지한다. 한여름 무더위로 얼음 소비가 급증하거나 새로 구매한 식재료를 대량으로 넣을 때처럼 한 번에 큰 에너지가 필요할 때는 펠티어 소자가 함께 가동해 빠르고 효율적으로 냉각한다.

집중의 결과물은 에너지 효율 확대로 드러났다. 에너지소비효율은 국내 최고 등급인 1등급 최저 기준보다도 30% 더 뛰어나다. 1년에 절약되는 전기요금은 약 2만8000원이다.

스스로 냉각의 필요성도 판단한다. 스마트싱스(SmartThings)의 ‘AI 절약 모드’를 사용하면 머신러닝으로 구축한 AI 알고리즘이 단순한 문 여닫음과 실제 최대 냉각이 필요한 상황을 스스로 판단해 운전을 최적화한다.

위훈 선행개발팀장은 “5분 후 온도가 어떻게 될지 등 센싱을 통해 예상하는 것”이라며 “머신러닝으로 스터디를 한 다음 예측하고, 가령 ‘온도가 올라갈 것이다’라고 가정하면, 온도가 올라가기 전에 더 올라가지 않도록 미리 작동하는 방식으로 패턴을 찾아 예측하는 AI 이론이 접목됐다”고 말했다.

이를 통해 과거 문을 열기만 해도 컴프레서의 운전 속도를 올려 불필요하게 소비됐던 에너지를 줄인다. 비스포크 AI 하이브리드는 AI가 온도 데이터를 토대로 미래 온도를 예측해 필요한 만큼만 운전 속도를 올릴 수 있도록 한다.

또 이번 신제품은 데이터를 토대로 착상을 감지해 꼭 필요할 때만 제상을 한다. 소비자는 실사용 에너지 소비량을 최대 25%까지 절감할 수 있다. 기존 제품은 일정 주기마다 일률적으로 성에를 제거해야 했다.

열기환식 표면에 성에가 끼게 되면 열 전달효율이 떨어지고, 전기를 더 사용하면서 에너지 효율이 하락한다. 하이브리드는 센싱을 통해 냉력 부하 부담을 덜어, 성에가 덜 끼도록 돕는다.

비스포크 AI 하이브리드는 반도체 소자뿐만 아니라 컴프레서 자체에도 신기술이 적용됐다. 삼성전자의 컴프레셔는 자체 생산을 시작한 1997년부터 8세대에 걸쳐 꾸준한 업그레이드가 이뤄졌다. 2024년형 AI 인버터 컴프레서는 제조공법 연구·개발과 구조 변경을 통해 소비 전력을 줄인다.

컴프레서의 에너지 효율과 내구성을 동시에 높이기 위해 내부 모터, 볼베어링, 피스톤, 밸브 등 제조공법까지 연구·개발해 컴프레서 효율을 높였다.

AI 인버터 컴프레서는 모터의 회전부인 로터(Rotor)를 안쪽이 아닌 바깥쪽으로 이동시켜 회전 시 관성을 기존보다 약 4배 증가시킴으로써 운전 중에 발생하는 속도 변동을 최소화해 소비 전력을 줄였다.

특히, 일반적인 냉장고의 주요 운전 영역인 저속 운전 구간(950~1450rpm)에서 에너지 효율을 이전 세대 컴프레서 대비 최대 13% 이상 끌어올렸다.

내부 저장 공간도 넓어졌다. 반도체 소자 채택을 통해 내부 부품을 간소화해 기존과 동일한 외관 크기를 유지하면서도 6㎝ 더 깊어진 내부 선반과 25ℓ나 늘어난 내부 용량으로 더 많은 식재료를 보관할 수 있다. 이를 캔 개수로 환산하면 기존보다 24개를 더 채울 수 있는 수치다.

실생활과의 밀접도도 확대한다. 삼성전자는 8월 정기 소프트웨어 업데이트 서비스인 ‘스마트 포워드(Smart Forward)’의 일환으로 ‘하이브리드 정온’ 기능을 업데이트로 제공할 계획이다.

이 기능은 성에 제거 때 반도체 소자를 가동해 온도 상승을 줄여줘 식품 보존 성능을 더 향상할 수 있다. 생연어의 경우 하이브리드 정온 기능을 적용하면 식재료 보관 한계 도달일이 최대 1.2배 늘어난다.

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