가장 많이 버려지는 열은 냉난방이다?! 미래의 냉난방 시장 히트펌프! 테슬라도 관심을 가지고 있는 이유와 미래 냉매의 모습은?! (한국과학기술연구원 허성훈 박사 2부)

간략 요약

이 영상은 에어컨, 히트 펌프, 고체 냉각 기술의 원리와 미래 전망에 대해 다룹니다. 에어컨과 히트 펌프는 냉매를 사용하여 열을 이동시키는 방식으로 작동하며, 효율이 높지만 냉매는 환경 문제를 야기할 수 있습니다. 고체 냉각 기술은 냉매를 사용하지 않고 전기장, 자기장, 힘 등을 이용하여 열을 흡수하거나 방출하는 기술로, 환경 친화적이고 소형화가 가능하지만 아직 상용화까지는 갈 길이 멉니다.

• 에어컨과 히트 펌프는 냉매를 사용하여 열을 이동시키는 방식으로 작동하며, 효율이 높지만 냉매는 환경 문제를 야기할 수 있습니다.
• 고체 냉각 기술은 냉매를 사용하지 않고 전기장, 자기장, 힘 등을 이용하여 열을 흡수하거나 방출하는 기술로, 환경 친화적이고 소형화가 가능하지만 아직 상용화까지는 갈 길이 멉니다.

에어컨과 히트 펌프의 원리

에어컨과 히트 펌프는 냉매를 사용하여 열을 이동시키는 방식으로 작동합니다. 냉매는 압축과 팽창 과정을 거치면서 열을 흡수하거나 방출하는데, 에어컨은 실내의 열을 흡수하여 외부로 배출하고, 히트 펌프는 외부의 열을 흡수하여 실내로 배출합니다. 에어컨과 히트 펌프는 모두 효율이 높지만, 냉매는 오존층 파괴와 지구 온난화에 영향을 미칠 수 있습니다.

냉매의 환경 문제

냉매는 오존층 파괴와 지구 온난화에 영향을 미칠 수 있습니다. 과거에 사용되었던 CFC 계열 냉매는 오존층 파괴의 주범으로 밝혀져 현재는 HFC 계열 냉매로 대체되었습니다. HFC 계열 냉매는 오존층 파괴에는 영향을 미치지 않지만, 이산화탄소보다 훨씬 강력한 온실 효과를 가지고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2016년부터 HFC 계열 냉매의 생산 및 소비를 단계적으로 감축하는 국제적인 협약이 시행되고 있습니다.

고체 냉각 기술의 등장

고체 냉각 기술은 냉매를 사용하지 않고 전기장, 자기장, 힘 등을 이용하여 열을 흡수하거나 방출하는 기술입니다. 대표적인 고체 냉각 기술로는 펠티에 효과를 이용한 펠티에 소자와 상변화를 이용한 아이스팩, 칼로릭 냉각 기술 등이 있습니다. 펠티에 소자는 전류를 흘려주면 한쪽은 차가워지고 다른 쪽은 뜨거워지는 현상을 이용하여 냉각을 수행합니다. 아이스팩은 얼음이 물로 변하면서 주변의 열을 흡수하는 상변화를 이용하여 냉각을 수행합니다. 칼로릭 냉각 기술은 소재에 힘, 전기장, 자기장을 가하여 열을 흡수하거나 방출하는 기술입니다.

칼로릭 냉각 기술의 미래 전망

칼로릭 냉각 기술은 냉매를 사용하지 않아 환경 친화적이고, 소형화가 가능하며, 효율이 높다는 장점을 가지고 있습니다. 하지만 아직까지 상용화까지는 갈 길이 멉니다. 소재 자체가 비싸고, 열을 흡수하고 방출하는 과정에서 추가적인 에너지가 필요하며, 열을 흡수하고 방출하는 장소를 이동시키는 기술이 아직 개발되지 않았습니다. 칼로릭 냉각 기술은 앞으로 더 많은 연구 개발이 필요하지만, 미래 냉각 기술의 핵심 기술로 주목받고 있습니다.