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열화학적인 열저장 시스템의 최신 진보

전문가 제언: ○ 열에너지의 저장(축열)은 건물 등의 냉난방 등의 공조 시스템에서 공급과 수요의 평형을 맞출 수 있는 진보된 기술이며, 특히 태양열의 활용 증대라는 관점에서 아주 중요하다. 현열 저장시스템이나 잠열 저장시스템은 연구가 많이 되고 가정이나 산업분야에서 널리 사용되고 있으나 열화학적인 열저장 시스템은 근래 들어서야 연구 개발이 왕성하게 진행되고 있다.

○ 화학적인 열저장은 열에너지를 물질의 흡, 탈착열, 융해 희석열, 화학 반응 등의 화학에너지로 변환하여 축열하는 방법이다. 화학적인 열저장은 열에너지를 반응 화학물질의 형태로 저축하므로 현열, 잠열 열저장에 비하여 열저장 밀도가 크며, 화학물질이 안정적일 경우 방열 손실도 거의 없고 장기간에 걸쳐 저장이 가능하다. 또, 화학적인 축열은 이 축열 기능 이외에 열에너지를 물질로 변환하여 원격지에 수송하는 열 수송기능이나 입력 온도 수준과는 다른 온도로 출력하는 케미컬 히트 펌프 기능도 가지고 있다.

○ 본고는 열저장 시스템의 연구 현황과 상업화에 따른 주요 문제점을 검토한 것으로, 열저장 기술에 대하여 다수의 연구가 진행되고 있으나 상업화가 가능할 수준으로는 아직 충분히 개발되지 않고 있는 것이 현실이다. 열저장 시스템의 우수한 성능을 확보하기 위한 가장 핵심적인 요소는 공기 흐름 속도, 주변 온도, 상대습도 및 반응기 설계이며, 열저장 시스템에 사용되는 재료의 가장 바람직한 특성은 높은 에너지밀도, 낮은 축열온도, 높은 열전도도, 흡수제의 높은 흡수량 등이다.

○ 현열과 잠열 설비를 사용하는 태양열 축열 난방 시스템은 현재 건물이나 시설원예 농가 등에서 활발히 개발되어 보급되고 있으며 최근 농업진흥청에서 개발된 태양열 축열식 히트펌프 시스템은 원예농가의 난방비용을 크게 절감한 것으로 발표하고 있다. 메탄의 스팀 개질을 이용한 태양열의 화학적인 저장 시스템, 고온 태양열을 집열하여 열화학 사이클로 저탄소 수소를 생산하는 기술, 금속 산화물을 이용한 열화학 축열재의 개발 등 화학 축열에 대한 연구가 국내에서도 이루어지고 있어 실용화가 기대된다.

저자: Devrim Aydin, Sean P.Casey, Saffa Riffat
자료유형: 학술정보