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흡착냉동기술의 고찰

전문가 제언: ○ 흡착 현상은 유체분자가 다공성 물질과 같은 고체매트릭스 내에 흡착되는 가역공정이다. 유체분자가 흡착될 때에 얼마간의 에너지가 손실된다. 즉 흡착현상은 발열현상이다. 흡착냉동 사이클은 기계적 에너지를 사용하지 않으며 열에너지만을 사용한다. 흡착장치는 하나 또는 하나 이상의 흡착기, 응축기 및 증발기로 구성된다. 일반적으로 흡착 사이클은 흡착제의 가열, 증기의 탈착과 응축, 응축압력의 강하, 증발의 네 단계로 구성된다.

○ 흡착냉동의 장점은 (1) 물, 암모니아, 메탄올 및 이산화탄소와 같은 친환경 냉매를 사용할 수 있는 점, (2) 태양열, 폐열과 같은 저온의 열원을 사용할 수 있는 점, (3) 제작과 운전이 용이하며 보수비용이 낮은 점 등이다. 단점으로는 (1) 흡착제의 열전도율이 낮은 점, (2) 흡착냉동기의 성능계수(COP)와 특정 냉각력(SCP)이 비교적 낮은 점, (3) 사이클이 간헐적인 점 등이다. 따라서 흡착제의 열전도율과 COP를 향상시킬 수 있는 흡착 사이클의 개선이 연구과제가 되고 있다.

○ 많은 종류의 흡착냉동기가 개발되어 운전되고 있다. 지금까지 개발된 흡착냉동기의 기술적 경향을 보면 활성탄소-메탄올을 사용한 흡착냉동기는 주로 제빙용으로 사용되고 있으며 COP는 0.12~0.15의 범위에 있다. 실리카겔-물을 사용하는 흡착냉동은 냉수 생산에 많이 이용되고 있고 COP는 0.3~0.6의 범위이다. 또한 제올라이트-물을 사용하는 흡착냉동기는 주로 공기조화에 사용되고 있으며 COP는 0.20~1.6의 범위이다.

○ 흡착냉동에 관한 연구는 1980년대부터 시작되어 세계적으로 많은 연구가 수행되고 있으며 지금까지 취득한 특허가 2,000여건에 달하고 있다. 특히 프랑스와 미국 및 일본에서는 이 기술을 이용한 제품이 상용화되어 판매되고 있다. 국내에서는 한국에너지기술연구원(KIER)과 한국과학기술연구원(KIST) 등의 연구기관에서 흡착냉동시스템용 작동물질의 열 및 물질전달 특성 등에 대한 연구가 이루어지고 있다.

저자: D.C. Wang, Y.H. Li, D.H. Li, Y.Z. Xia, J.P. Zhang
자료유형: 학술정보