급탕 및 난방기능만 갖춘 태양열온수기시스템에 제습 및 냉방까지도 활용할 수 있는 시스템 모델이 개발돼 관심을 끌고 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 들어갔다고 밝혔다.

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 냉방 즉 건조한 사막에서 그늘이 시원한 것과 같은 효과를 가져다준다. 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.

[과학기자협회 미디어리소스발굴자료]