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기계연·중앙대 연구진이 기념촬영을 하고 있다. (왼쪽부터 문선영, 최지선, 김영상, 김영, 김동규, 추찬호, 양현민, 김시환) / 기계연 제공

[투데이에너지 임자성 기자] 공장이나 데이터센터에서 무심코 버려지던 40℃ 안팎의 미활용 저온 폐열이 차세대 에어컨을 움직이는 핵심 에너지원으로 탈바꿈한다. 기존 냉방 기기가 막대한 전력을 들여 기계식 압축기를 돌렸던 것과 달리, 이번 기술은 버려지는 열과 자연냉매를 활용해 에너지 소비를 획기적으로 줄이는 데 성공했다.

한국기계연구원 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터 김영 책임연구원 연구팀과 중앙대학교 김민성·김동규 교수 연구팀은 한국에너지기술평가원(KETEP) 알키미스트 사업 지원을 받아 '전기화학적 압축기를 이용한 화학흡착식 히트펌프 시스템'을 공동 개발했다고 밝혔다. 삼중테크(주)가 참여해 10kW급 시제품 제작까지 완료했다.

이번 연구의 핵심은 기존에 버려지던 저온 폐열의 재활용성과 세계 최고 수준의 기술 효율이다. 기존 흡착식 냉방 기술은 최소 70℃ 이상의 고온 열원이 필요해 적용 분야가 제한적이었으나, 이번 개발품은 40℃ 수준의 저온 폐열만으로도 냉방 작동이 가능함을 실증했다.

핵심 부품인 흡착베드의 구조 개선을 통해 비냉방출력(SCP) 346.5 W/kg을 기록했다. 이는 해외 경쟁 기술 대비 2배 이상 높은 수치로, 해외 유수 연구기관을 제치고 세계 최고 수준의 성능을 입증한 셈이다.

구동 방식의 혁신도 눈에 띈다. 기계적 움직임이 없는 전기화학적 압축기를 적용해 기계식 압축기 대비 전력 소비를 대폭 낮췄다. 무진동·무소음 특성을 확보함에 따라 정숙성이 요구되는 병원, 학교, 주거지역 등 다양한 민간 영역까지 설치 범위를 넓힐 수 있게 됐다. 또한 자연냉매인 암모니아를 활용해 강력해지는 글로벌 친환경 냉매 규제에도 완벽히 대응할 수 있다.

연구진은 이번 과제를 통해 SCI 논문 74건, 특허 출원 67건 및 등록 29건이라는 압도적인 연구 성과를 달성했으며, 현재 10kW급 시제품을 통한 실증 시험을 활발히 진행 중이다. 향후 데이터센터, 산업 공장, 대형 건물 냉난방 시스템 등에 실전 투입되어 에너지 절감 및 탄소중립 실현에 크게 기여할 전망이다.

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)