질산염 용해 흡열 현상 이용한 연속 냉각 시스템 개발·Science 게재(온라인 10월 23일, 정식출판 11월 27일)
고려대학교 기계공학부 강용태 교수 연구팀이 압축기와 냉매 가스를 사용하지 않는 새로운 냉각 원리를 세계 최초로 구현했다.
연구팀은 질산염을 물에 녹일 때 주변 열을 흡수하는 용해 흡열 효과를 냉각 에너지로 활용하고, 염의 분리·재생을 반복하는 순환 구조를 설계해 연속적인 냉각을 가능하게 했다. 연구진은 이 시스템을 ‘칼로릭 냉장고(caloric refrigerator)’로 명명했다.
해당 연구는 국제 학술지 Science에 온라인으로 10월 23일 게재됐고, 11월 27일 정식 출판될 예정이다(논문명: Liquid-state dipolar caloric refrigeration cycle with nitrate-based salts, DOI: 10.1126/science.adz7967).
실험 결과 칼로릭 냉장고는 기존 압축식 냉장고보다 약 3배 높은 냉각 효율을 보였고, 동일 냉방 효과를 유지하면서 전력 소비를 최대 65%까지 줄일 수 있었다.
이 기술은 작동 소음이 거의 없고 냉매 가스를 전혀 사용하지 않아 친환경적이라는 점이 특징이다.
연구팀은 가정용 냉장고 한 대 교체만으로도 의미 있는 에너지 절감이 가능하며, 국내 냉·난방기기의 30%를 칼로릭 방식으로 전환할 경우 약 1,000만 톤의 이산화탄소 배출 저감 효과가 기대된다고 분석했다. 이는 서울시 전체 가정의 연간 탄소 배출량과 맞먹는 수준이다.
강용태 교수는 “냉매와 압축기 없이도 냉각이 가능한 새로운 원리를 실증했다”며 “가정용 제품은 물론 데이터센터, 산업용 냉동, 전자기기 열관리 등 다양한 분야로 확장해 에너지 효율 혁신과 탄소중립에 기여하겠다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 플러스에너지빌딩 혁신기술 연구센터의 지원을 받아 수행됐다.