한국재료연구원(KIMS, 이하 재료연)이 기존 가스냉매로 말미암은 환경 문제를 없앨 고체냉매 기반 친환경 고효율 대체 기술을 개발했다.
재료연은 나노재료연구본부 김종우 박사팀과 재료공정연구본부 신다슬 박사팀이 국내 최초로 소재-부품-모듈 전주기 자기냉각 기술을 개발하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.
자기냉각(Magneto-caloric Cooling)은 자성 소재에 자기장을 가하거나 제거하면 나타나는 자기 열량 효과(Magneto-caloric Effect)를 이용해 냉각하는 기술이다. 이 기술은 냉매가스를 사용하지 않고 고체 상태에서 냉각할 수 있는 대표적인 친환경 냉각기술이다. 그러나 이 기술은 소재의 희토류 의존성이 높고, 제조 단가도 높은 단점이 있다. 또한, 면적이 큰 판재 등 대량 생산 기술이 충분히 확보되지 못했다.
고체냉매 기반 자기냉각 기술을 개발한 한국재료연구원 김종우(왼쪽), 신다슬 박사. /한국재료연구원
이에 연구팀은 La계(란타넘) 합금과 Mn계(망간) 합금 등 다양한 자기냉각 소재를 합성 가공해 이 같은 문제를 해결했다. 또 연구팀은 자기냉각 소재·부품의 단열온도 변화를 직접 측정할 수 있는 장비를 개발해 공정별 최적화한 소재-부품-모듈 개발을 가능하게 했다.
세계적으로 냉매 규제는 점차 강화되고 있다. 2030년 이후에는 몬트리올 의정서 키갈리 개정안에 따라 HFC, HCFC, R22 등 주요 가스 냉매 생산과 사용이 전면 금지된다.
따라서 재료연은 앞으로 자기냉각 기술이 세계 시장에서 차세대 핵심 냉각 기술로 자리 잡을 것으로 예상하고 있다.
김종우 책임연구원은 "이 기술이 상용화되면 기존 가스 냉매 기반 냉각기의 한계를 넘어 친환경적이면서도 안정적인 냉각 솔루션을 제공할 수 있다"고 말했다. 또 신다슬 선임연구원은 "이 기술을 더욱 고도화해 국내 산업 생태계 조성과 세계 시장 진출에도 이바지할 것으로 기대한다"고 말했다.
