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사계절용 태양열 냉난방 시스템 모델 개발

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사계절용 태양열 냉난방 시스템 모델 개발

2005.02.16 17:13
국내 연구진이 태양열온수기시스템을 기존의 급탕 및 난방기능 뿐만 아니라 제습 및 냉방까지도 활용할 수 있는 시스템의 모델을 설계해 주목을 받고 있다. 부경대 냉동공조학과 최광환 교수팀은 겨울철에 난방 및 온수 기능으로 사용하는 태양열온수기에 ‘냉난방 및 급탕기능’을 추가한 ‘사계절용 다목적 태양열온수기 시스템’ 초기모델을 개발, 상용화 연구에 들어갔다. 태양열온수기는 말 그대로 태양열을 이용해서 가정이나 건물에 온수공급 및 난방기능을 하는 시스템이다. 그런데 여름철에는 각 가정이 난방과 온수를 거의 사용하지 않기 때문에 그 잉여열이 문제가 되고 있으며, 또한 미사용에 따른 태양열온수기의 투자 회수 기간이 길어지고 있다. 에너지 절약과 태양열온수기의 수명 문제를 동시에 해결하고자 최 교수팀은 태양열온수기를 다목적으로 사용하는 방법을 지난 최근 2년간 연구했다. 그 결과, 최근 태양열온수기시스템에 여름철 무더위를 느끼게 하는 공기 중의 수분을 제거하는 제습장치를 연계시켜, 겨울철에는 급탕 및 난방기능을, 여름철에는 제습을 통한 냉방효과를 얻을 수 있는 새로운 공조시스템 초기모델을 완성했다. 이 시스템은 제습기능을 통하여 냉방효과를 얻는 게 특징이다. 우선 제습기능은 수분을 흡수하는 성질을 가진 액체상태의 흡수제를 통해 이루어진다. 수명이 반영구적인 액체흡수제는 실내공기로부터 습기를 흡수한 후 외부공기와 접촉해 이 수분을 외부로 방출한다. 액체흡수제는 태양열온수기에서 생성된 섭씨 70-80도의 온수와 열교환을 해 기능을 복원한 후 다시 습도가 높은 실내공기로부터 수분을 제거하기 위하여 초기단계로 돌아간다. 이 과정이 반복 가동되면 실내 습기는 액체흡수제에 의해 제거되고 저습도에 의한 냉방효과를 가져다준다. (건조한 사막에서 그늘이 시원한 것과 같다) 이때 실내온도를 낮추기 위해서 액체흡수제를 상수도나 지열과 연결시켜 온도를 낮추는 열교환 장치를 설치할 수도 있다. 연구팀은 이 시스템을 10여평 규모의 실내공간에 설치하고 태양열과 액체흡수제를 사용하여 여름철(섭씨 32-33℃), 실내습도 80% 조건에서 제습/냉방 테스트를 시행했다. 그 결과, 태양열에 의해서 얻어지는 온수온도가 약 70℃일 경우, 시간당 약 6kg의 수분을 제거, 실내습도를 40%수준으로 낮추었으며, 실내온도도 섭씨 27-28℃로 낮추어 재실자의 불만을 없앴다. 최 교수는 “여름철 실내습도는 40%대로, 실내온도도 27-28℃ 정도면 무더위를 느끼지 못할 것”라고 말했다. 이 시스템이 상용화되어, 각 건물에 도입되면 여름철 전력사용량이 약 30%정도는 감소할 것이라는 게 연구팀의 분석이다. 현재 일본 및 대만에서도 이같은 액체흡수제를 이용한 제습/냉방 시스템을 개발하고 있으나 신재생에너지 사용 대신 전기 및 가스를 이용하기 때문에 에너지 절약 및 환경기여도 측면에서 효율성이 낮다. 연구팀은 올해부터 실용화를 위한 연구에 박차를 가해 향후 5년 내에 상용화 할 계획이다.

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