냉·난방용 친환경 흡착제 개발…"전기료 절감 기대"

냉·난방용 친환경 흡착제 개발…"전기료 절감 기대"
한국화학연구원·프랑스 연구팀 성과…네이처 에너지에 논문



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국화학연구원은 화학 공정(CCP) 융합연구단 장종산 박사 연구팀이 전기를 거의 쓰지 않아도 되는 친환경 냉·난방기용 흡착제를 개발했다고 1일 밝혔다.
프랑스 CNRS 연구소와 함께 연구해 거둔 성과다.
일상에서 주로 쓰는 냉·난방기는 대부분 전력을 기반으로 가동한다.
전력 피크, 프레온 가스 사용에 따른 오존층 파괴, 지구 온난화 등 문제가 자연스럽게 뒤따른다.
연구팀이 다룬 흡착식 냉·난방기는 천연냉매인 물과 흡착제, 재생 열원(지역난방열·태양열·산업용 폐열) 등만 있어도 움직인다.
물이 수증기로 증발할 때 주변 열을 빼앗아 냉방이 되는 원리다.
반대로 수분을 응축시키면, 열이 방출되면서 주변을 따뜻하게 만든다.
여기에 흡착기까지 더하면 수분을 빨아들여 냉방을 촉진한다.
그런데 기존 흡착제는 성능이 좋지 않아 상용화하기 어려웠다.
고효율 에너지, 대용량 수분흡착, 70도 이하에서 흡착제 재생 등 조건을 동시에 만족하는 게 쉽지 않아서다.

연구팀은 지르코늄을 사용한 다공성 금속·유기 골격 체(Metal-Organic Framework)로 문제를 해결했다.
이 흡착제는 물을 잘 흡착하는 성질(친수성)과 물을 싫어하는 성질(소수성)을 동시에 가지고 있어서, 냉방 운전조건에서 수분 흡착력은 증가하면서도 저온 재생 능력이 향상했다.
기존 제올라이트 흡착제보다 효율은 24％ 이상 높고, 실리카젤 흡착제보다 용량이 2배 이상 크다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 새로 개발된 소재를 흡착식 냉난방기에 적용하면 에어컨 5％ 미만의 전력만 써도 충분하다고 덧붙였다.

예컨대 지역 냉방에 친환경 냉매인 물을 적용할 때, 10만 가구 기준으로 여름철 전력 피크 부하 약 234㎿, 연간 에너지 약 7천300t(TOE), 온실가스 약 1만9천500t을 줄일 수 있을 것으로 어림잡았다.
장종산 박사는 "기상이변과 지구 온난화에 대응해 태양열 또는 중·저온 폐열을 활용하는 미래형 냉·난방 산업 핵심 기술"이라며 "스마트 공조나 건조 분야 사업화에도 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구 논문은 지난달 22일 네이처 에너지(Nature Energy) 온라인판에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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