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흡착식 냉동기와 전열 촉진형 수착재의 개발

전문가 제언: ○ 흡착식 냉동기(‘흡착식 히트펌프’라 칭하기도 함)는 냉매인 흡착질과 고체 흡착재의 조합을 작동시스템으로 하여 냉매증기와 고체 흡착재 사이의 흡탈착현상으로 냉열과 현열을 발생시키는 열 구동형의 열 변환기기이다. 이 기기는 저온배열 등을 구동열원으로 이용할 수 있는 장점이 돋보여 에너지 절감과 지구온난화가 전 세계적 이슈가 되면서 이의 활용에 관한 관심이 높아지고 있다. 일반적인 흡착식 냉동기를 이용하면 60～80℃의 저온열원수로서 5～15℃의 냉수를 얻을 수 있다.

○ 한편 흡착식과 흡수식 히트펌프는 압축식 히트펌프와는 달리 구동에 필요한 주 에너지원으로 전력을 이용하지 않고 물질에 따른(기체, 액체, 고체의 구분이나 농도 차이 등에 의한) 흡수, 흡착, 수착 등의 현상을 이용하는 특징이 있다. 특히 흡착식 냉동기에서 주로 이용하는 수착 기능은 흡착과 흡수가 함께 일어나는 현상이다. 금속염-알루미늄 복합재는 수착능력이 우수하여 흡착식 냉동기에 이용할 수 있는 새로운 축열 재료가 될 것으로 보인다.

○ 특히 본고에서 소개한 CaCl2-알루미늄 복합재는 저온영역에서도 수증기의 수착능력이 좋고 평형 수착량은 CaCl2의 함유량 증가와 함께 증대되는 것으로 알려져 있다. 또한 CaCl2 함유량 30% 이상의 복합재인 경우는 실리카겔을 상회하는 수증기 수착량을 나타낸다.

○ 흡착식 냉동기와 이에 활용되는 수착재의 개발은 현재 독일(Sor Tech사 등)과 일본(Mayekawa사 등)이 세계를 선도하고 있다. 국내도 한국생산기술연구원 등에서 관련연구가 다수 이루어졌고 한국에너지공단도 1990년대에 이 기기의 에너지 절감에 따른 효용성에 대해 많은 홍보와 기술 자료를 발표했다. 그러나 흡착식 냉동기는 대형설비(고가)라는 측면이 부각되어 널리 연구나 활용이 이루어지지 않았다. 최근 히트펌프의 활용 증대와 냉매 규제에 대한 요구 등으로 국내도 이 기기에 대한 필요성이 점점 증대될 것이므로 각 산업체에서는 참고할 필요가 있다.

저자: KUMITA M.
자료유형: 니즈학술정보