버려지는 폐온수 재활용해 냉방에 활용

권오경 생기원 박사팀, 내부 전문가로 구성해 융합연구 수행
60~90도 폐온수 활용한 흡착식 냉동기 원천기술 개발
산업현장에서 소각로나 보일러 가동 후 발생하는 250도 이상의 폐열은 난방, 전력생산 등에 재활용된다. 하지만 상대적으로 온도가 낮은 60도에서 90도의 폐온수가 대부분 버려지고 있는 가운데 이를 활용할 방안이 마련됐다.   

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 권오경 열유체시스템그룹장이 이끄는 연구팀이 90도 이하의 폐온수를 냉방에 재활용하는 흡착식 냉방시스템 원천기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀이 개발한 흡착식 냉동기는 뜨거운 마당에 물을 뿌리면 물이 기화되면서 주변의 열을 흡수해 시원해지는 것과 같은 원리로 작동한다.

저압 진공상태인 증발기에 물이 공급되면 약 5도에서 증발하면서 증발량만큼의 열을 주변으로부터 빼앗아 냉각 효과가 발생한다.  

이 과정에서 증발된 수분은 흡착제가 흡수한다. 저온 폐온수를 재사용하기 위해서는 탈착 공정에서 60도에서 90도 사이의 외부 열원을 활용하면 된다.

연구진이 개발한 흡착식 냉동기는 전기식 에어컨의 10분의 1 정도의 전력만으로 작동 가능하며, 프레온 가스 대신 물을 냉매로 사용하기 때문에 온실기체를 발생시키지 않는다. 

특히 기존 흡수식 냉동기가 온수 온도가 80도 이하로 내려가면 냉동능력이 절반 이상 떨어지는 와 달리 90% 수준까지 냉동 효과를  유지하고, 더 낮은 온도의 폐열을 회수할 수 있다.

한편, 이번 연구는 생기원의 내부 전문가로 구성된 융합연구팀이 수행했다. 연구팀은 4년간의 과정을 통해 7kW급 흡착식 냉방시스템 원천기술을 개발하고, 관련 기수을 냉동기 제조사인 삼중테크와 월드이엔씨로 기술을 이전했다.  

연구에서 박인 지능형청정소재그룹 수석연구원이 흡착제 합성과 대량생산 기술을 담당했으며, 황태진 열처리그룹 수석연구원이 흡착제 코팅용 바인더 선정과 표면코팅 기술을 개발했다. 권오경 그룹장은 냉동기 설계, 제작, 평가 기술을 맡았다.

연구팀은 현재 후속 연구로 70℃의 지역난방수를 이용하는 COP(냉동기 능률을 나타내는 성능계수) 0.5 이상의 35kW급 냉동기 개발을 진행하고 있다. 내년에는 한국지역난방공사가 제공하는 실증 장소에서 기술 타당성 검증과 실용화도 추진할 계획이다. 

권오경 그룹장은 "국내에서 불모지였던 저온 폐열 기술 분야를 개척해 원천기술 확보 성과를 냈다"면서 "전량수입에 의존해 온 흡착식 냉동기 국산화로 전력 피크 문제를 해소하고, 중동과 동남아지역 수출도 지원할 계획"이라고 말했다. 

권오경 그룹장(오른쪽)과 박인 수석연구원(왼쪽)이 개발한 흡착식 냉동기 시제품의 작동상태를 살펴보고 있다.<사진=한국생산기술연구원 제공>권오경 그룹장(오른쪽)과 박인 수석연구원(왼쪽)이 개발한 흡착식 냉동기 시제품의 작동상태를 살펴보고 있다.<사진=한국생산기술연구원 제공>
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