한국산업기술시험원
[투데이에너지]2019년 7월 필자는 ‘획기적 기술혁신을 통한 초고효율 에어컨디셔너(냉방기)의 Global Cooling Prize’라는 제목으로 최근 인도 과학기술부 (The ministry of Science and Technology Government of India), 미국의 Rocky Mountain Institute1, Mission Innovation2 등이 중심이 돼 글로벌 냉방기상(Global Cooling Prize)에 대해 기고한 바 있다.
이번 상은 획기적인 기술을 적용한 가정용 냉방기에 대해 수여하는 상으로 최종 수상은 2020년 11월 또는 12월 발표될 예정이다. 지난해 11월15일에 발표된 최종 경쟁기술은 총 8개로서 전세계에서 약 430개 팀이 경쟁해 최종 결정됐다. 필자도 이번 경쟁에 심사위원으로 참여하고 있어 이에 대한 최근 소식을 전하고자 한다.
최종 심사에 오른 8개의 경쟁기술을 요약하면 다음과 같다.
첫번째로 Barocal Ltd, a new spin-out from a University of Cambridge lab.(영국)으로 영국 케임브리지 대학교 소재 및 야금분야 팀이 제안한 고체 냉각기술을 이용한 Barocaloric 냉각기술이다. 고체 상태 Barocaloric 냉각기술은 고체유기 ‘플라스틱 결정’ 재료의 특성을 활용하는 냉각기술로 유기 고체 결정에 압력을 가함으로써 분자 배열을 변화시켜 고체상태 전이를 초래할 수 있다. 따라서 엔트로피의 변화를 야기해 시스템의 온도 변화를 초래한다. 이러한 기술로 공기를 냉각시킬 수 있고 냉수를 생성할 수 있다.
두번째는 Daikin Air Conditioning India Private Limited, Daikin Industries Ltd., and Nikken Sekkei Ltd.(일본, 인도)로 GWP HFO-1234ze(E) 냉매를 이용한 소형 VRF기술 개발이다. VRF기술로 3개의 실내기를 하나의 실외기와 연결해 냉매 유량을 최적화하는 냉매 제어기술을 사용해 용량을 정확하게 조절한다. 또 이번 기술은 냉방부하가 특히 높은 온도 조건에서 물을 분사하는 기술을 적용한다.
세번째는 Godrej and Boyce Mfg. Co. Ltd. and A.T.E. Enterprises Private Limited(인도)로 이번 냉방 기술은 Godrej의 자체 확립된 고효율 증기압축시스템을 지구 온난화 지수가 낮은 냉매를 사용해 증발 냉각기술과 통합해 냉방을 제공한다.
네번째는 Gree Electric Appliances Inc. of Zhuhai and Tsinghua University(중국)로 혁신적인 하이브리드기술인 증기압축냉각, 직접증발냉각 및 환기의 세가지 고유 모드에서 자동으로 스마트하게 작동하도록 설계된 기술이다. 이번 기술에는 실외기에 통합된 작은 태양광 PV패널을 적용해 전체 그리드 전력소비를 낮춰 증기압축기술의 효율성을 스마트한 하이브리드 설계를 통해 확장할 수 있다.
다섯번째는 Kraton Corporation, IIT Bombay, Porus Laboratories, and Infosys(인도, 미국)로 NexarCool 회사는 물을 이용한 직접 증발식 냉각시스템으로 전기 삼투성 멤브레인 제습기를 개발한다. 이는 기존 증기압축식시스템에서 반드시 사용하는 냉매를 사용하지 않고 냉방을 달성할 수 있다.
여섯번째는 M2 Thermal Solutions(미국)으로 미국에 본사를 둔 신생기업인 M2 Thermal Solutions은 증발 냉각기 및 멤브레인기술을 조합해 실내 공기의 수분을 독립적으로 냉각 및 제거하는 냉각기술을 개발한다. 이 기술에는 압축기나 냉매가 필요 없다.
일곱번째 S&S Design Startup Solution Private Limited(인도)는 인도의 혁신기업으로서 저 GWP 냉매를 사용해 1차 증발 냉각, 2차 액체 냉각 및 3차 냉매 냉각과 결합해 열 이용률을 극대화하는 효율적인 하이브리드 주거용 냉각 솔루션을 제안한다.
여덟번째 Transaera Inc. and Qingdao Haier Air Conditioner Gen Corp. Ltd(미국, 중국)는 미국 메사추세츠 공과대학(MIT)의 스타트업인 Transaera는 중국 Qingdao Haier Air Conditioner Gen Corp. Ltd.와 협력해 MIT에서 개발된 새로운 재료를 기반으로 제습기술이 적용된 하이브리드 냉각기술을 제안한다. 이번 기술은 오늘날 판매되는 일반적인 에어컨보다 에너지를 획기적으로 줄이면서 냉각 및 제습을 제공하기 위해 MSB(수분 축전지)와 병렬로 연결해 고효율 에어컨을 작동하도록 설계된다.
최종 8개 기술에 안타깝게도 국내기술이 본 최종 경쟁에 이름을 올리지 못했으나 다음번에는 국내의 획기적인 기술도 본 경쟁에서 이름을 봤으면 한다. 현재 국책과제로 Alchemist Project가 수행되고 있다. 이번 국책과제에서 제안되고 개발된 기술들이 다음번에는 세계적인 기술들과 경쟁해 좋은 성과를 얻는 모습을 꼭 기대해 본다.
이미 세계 인구의 30%가 잠재적으로 위험한 열환경에 노출돼 있다. 2100년까지 3/4까지 위험에 처할 수 있다고 한다. 저렴하면서도 획기적인 냉방기술은 생산성 증가, 건강한 삶 및 빠른 경제 발전을 가능하게 하며 기후변화에도 매우 필요한 기술이다.
이러한 환경에 국내의 획기적 냉방기술이 본 경쟁에서 좋은 성과를 내서 세계적인 기술로 인정받았으면 하는 개인적 생각이다.