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난방용 태양열 저장 열배터리 효율 2배 높였다

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난방용 태양열 저장 열배터리 효율 2배 높였다

2018.10.31 15:12
신유환 한국과학기술연구원(KIST) 선임 연구원(왼쪽)과 신동호 연구원이 열배터리 성능을 테스트하고 있다.
신유환 한국과학기술연구원(KIST) 선임 연구원(왼쪽)과 신동호 연구원이 열배터리 성능을 테스트하고 있다.

 

국내 연구진이 열에너지를 저장하는 열배터리 효율을 크게 끌어올리는 기술을 개발했다. 열배터리는 태양열을 저장했다가 필요할 때 사용하는 장치다.

 

신유환 한국과학기술연구원(KIST) 도시에너지연구단 선임연구원 연구진은 열을 배터리의 핵심 기술인 '열량제어장치'를 개선해 열배터리 성능을 기존보다 2배 이상 높이는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

 

에너지를 저장하는 열배터리로 구성된 잠열축열조는 낮 동안 태양열을 저장한 다음 밤에 난방수를 끓이는데 활용한다. 그러나 열배터리는 일정한 열에너지 생산하지 못해 열을 잃는 열손실이 문제가 있었다.

 

연구진은 항공기나 우주선에 쓰는 형상기업합금과 플라스마 제어기술을 열배터리 시스템에 접목해 이 문제를 해결했다. 주변 온도에 반응해 형상이 변하는 형상기억합금으로 만든 특수 파이프를 잠열축열조에 넣으면 주변의 온도에 따라 파이프의 지름이 유동적으로 변해 방출하는 열의 온도를 날씨와 관계없이 45도로 유지한다.  

 

플라스마 제어 기술 중 하나인 코로나 방전법을 적용한 열교환기도 개발했다. 코로나 방전에 의해 발생하는 입자 운동을 제어해 공급 용수 온도를 효과적으로 제어한 것이다. 연구진은 이 두 가지 방법을 결합해 불안정했던 난방 온수 공급 온도를 일정하게 유지하는 기술을 개발했다. 

 

연구진은 이런 방식으로 열배터리의 에너지 손실률을 최대 56% 줄었다. 기존 잠열축열조 보다 약 2.2배 높은 열효율을 기록했다. 온수를 만들 수 있는 운전 시간도 이전보다 70분 이상 증가하는 것을 확인했다.

 

신 선임연구원은 “도시의 차세대 냉난방 시스템의 명확한 발전 방향을 제시한 것”이라며 “향후 상용화를 위한 실증 단계를 거친 다음, 건물의 에너지 자립화에 기여할 것”이라고 말했다. 이번 연구는 국제학술지 ‘에너지 전환 및 관리’ 최신 호에 발표됐다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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