전기없이 구동되는 ‘친환경 냉난방기’ 흡착제 개발

화학연 장종산 박사팀, 에어컨 및 제습건조 시스템 등에 적용 가능
김명화 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2018-11-01 11:13:32
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▲ 화학연구원 장종산 박사팀이 개발한 지르코늄계 흡착제 시료.<사진=한국화학연구원>
한국화학연구원은 화학공정(CCP) 융합연구단 장종산 박사 연구팀이 프랑스 CNRS 연구소와 함께, 전기를 거의 사용하지 않는 친환경 냉난방기용 흡착제를 개발했다고 1일 밝혔다.

일상생활에서 주로 많이 쓰는 에어컨과 같은 냉난방기는 전기식 에어컨, EHP 등이다. 이는 전력피크 문제, 프레온 가스의 오존층 파괴 및 지구 온난화 문제, 화석연료 고갈 문제 등을 유발한다.

‘흡착식 냉난방기’는 대표적 친환경 냉난방기로써, 전기를 거의 쓰지 않고 천연냉매인 물과 흡착제, 지역난방열, 태양열 및 산업용 폐열 등으로만 구동이 가능하다. 물이 수증기로 증발할 때 주변의 열을 빼앗아 냉방이 되고, 반대의 시스템으로 수분이 응축될 때 열을 방출해 난방 되는 원리다.

하지만 기존 흡착제는 성능이 좋지 않다는 평가를 받고 있다. 상용화를 위해서는 냉난방기 에너지 효율이 높고 흡착제의 수분흡착 용량이 크며, 70도 이하의 낮은 온도에서도 흡착제 재생이 잘돼야 한다. 

연구팀은 상용화를 위한 세 가지 성능 조건을 모두 만족시키는 흡착제를 개발했다. 새로운 흡착제의 효율은 기존 제올라이트 흡착제보다 24% 이상 높아졌고 흡착용량도 실리카겔 흡착제보다 2배 이상 크며, 섭씨 70도 이하의 저온에서도 손쉽게 수분이 탈착 재생될 수 있다.

지르코늄 물질을 사용한 이 흡착제는 물을 잘 흡착하는 성질과 물을 싫어하는 성질을 동시에 갖추고 있어서, 냉방 운전조건에서 수분 흡착력은 증가하고 저온 재생능력도 크게 향상됐다.

새로 개발된 소재가 흡착식 냉난방기에 적용되면, 전기를 에어컨의 5% 미만으로 쓸 수 있어 과다한 전기 사용을 줄이고 전력 피크를 감소시킬 수 있다. 지역냉방에 친환경 냉매인 물을 적용할 때 10만 세대 기준으로 하절기 전력피크부하 약 234MW, 연간 에너지 약 7300t 및 온실가스 약 1만9000t을 줄일 수 있는 것으로 산출된다.

장종산 박사는 “이번에 개발한 기술은 기상이변과 지구온난화에 대응해 태양열 또는 중저온 폐열을 활용하는 미래형 냉-난방 산업의 핵심 기술”이라며 “빠르면 내년께 기술이전을 실시할 계획으로 경제성을 갖추게 된다면 상용화가 가능할 것으로 본다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 에너지’ 최신호 논문으로 온라인판에 게재됐다.

[환경미디어= 김명화 기자]  

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