금오공대 김준영 교수 연구팀건물 냉난방 제공, 전기에너지 저장 차세대 장비 충·방전 중 발생하는 온도 변화와 에너지 저장
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- ▲ 김준영 교수ⓒ
경북 구미시에 있는 국립금오공과대학교는 기계공학부 김준영 교수 연구팀이 건물의 탄소 배출 감소를 위한 ‘다기능 히트펌프 및 에너지 저장장치 개발’에 성공했다고 20일 밝혔다.이번 연구는 금오공대 연구팀과 미국국립연구소(National Laboratory of the Rockies, NLR) 연구진의 국제 공동 연구 성과다.건물은 냉난방, 온수, 냉동 등으로 에너지 40% 이상을 차지하고 있다. 그 가운데 냉난방에 사용되는 수소불화탄소(HFC) 냉매가 탄소 배출의 주 원인이다.이에 따라 정부 및 연구 기관에서는 고효율의 친환경 냉난방 기계인 ‘히트펌프(냉난방 기계)’ 개발 연구에 주목하고 있다.다기능 히트펌프와 같은 차세대 건물 장비는 전기에너지를 열에너지로 변환하는 개념인 ‘열용량 사이클(thermocapacitive cycle)’을 통해 효율적으로 제작될 수 있다.열용량 사이클은 전기에너지 저장 장치인 ‘전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)’를 기반으로 하며, 전기에너지와 다공성 전극을 사용해 열을 흡수하고 방출한다. 이 현상은 칼로릭 히트펌프(Caloric Heat Pump)와 유사하게 셀을 연속 가열하고 순환하는 유체로 열을 전달해 효율적인 히트펌프를 개발하는 데 활용될 수 있다.관련 연구 논문 제목은 Investigation of a Thermocapacitive Cycle by Aqueous Supercapacitors for Multifunctional Heat Pumping and Energy Storage(다기능 히트펌핑 및 에너지 저장을 위한 수용성 슈퍼커패시터를 이용한 열용량 사이클 연구)로, 열·에너지 분야의 국제 저명 학술지인 ‘Energy Conversion and Management(상위 2%, IF 10.9)’에 4월 6일자로 게재됐다.김준영 교수(1저자, 교신저자)는 “현재 히트펌프는 10대 혁신기술로 선정되는 등 탄소중립 시대와 에너지 이슈에 게임 체인저로 재해석이 되고 있다. 또 냉난방에 대한 수요는 향후 10년 동안 최대 10배까지 증가할 것으로 예측하고 있어 차세대 히트펌프 장비를 개발한 이번 연구는 큰 의미를 지닌다”고 말했다.
