국립금오공대 김준영 교수팀, 250℃ 초고온·고효율 차세대 히트펌프 개발

기존 산업용 장비보다 효율 15% 향상
압축기 없이 전기화학 반응으로 구동

김준영 교수. 국립금오공대 제공

국립금오공과대학교 기계공학부(기계공학전공) 김준영 교수 연구팀이 산업계 탄소 배출 감소를 위한 초고온·고효율의 '차세대 히트펌프 기술 개발'에 성공했다. 이번 성과는 김준영 교수가 10여 년간 꾸준히 연구해 온 결과다.

산업은 세계 에너지 소비의 40% 이상을 차지한다. 그 가운데 산업 열공정에 사용되는 화석연료는 탄소 배출의 주요 원인이 되고 있어, 현재 정부 및 연구기관에서는 고효율 친환경 기계장치인 '히트펌프' 개발 연구에 주목하고 있다.

연구팀이 이번에 개발한 전기화학 히트펌프는 최첨단 기술로, 압축기 없이 구동되며 전기화학 반응을 이용해 저온에서 더 높은 온도로 열을 이동시킨다.

전기화학 히트펌프 장치 (개념도). 국립금오공대 제공

전기화학 히트펌프 장치. 국립금오공대 제공

이 히트펌프는 기존 산업용 히트펌프 장비보다 15% 높은 효율과 250℃의 고온 공급을 가능하게 해 산업용 히트펌핑 기술에 혁신을 가져올 수 있을 것으로 기대된다. 또한 장치에 사용되는 수성 및 유기 전해질은 친환경 냉매다.

관련 연구 논문의 제목은 'Investigation of High-Temperature Chemical Looping Heat Pumps for Electrifying Light Industrial Heat(경공업용 열 전기화를 위한 고온 전기화학 히트펌프 연구)'로, 열·에너지 분야의 국제 저명 학술지인 'Applied Thermal Engineering'에 지난 11일 게재됐다.

이번 연구를 주도한 김준영 교수는 "세계 10대 기술로 선정된 히트펌프는 에너지 시대에 그 중요성이 더욱 커지고 있다"며 "이번에 개발된 히트펌프는 기존 장비 대비 더 높은 효율과 온도를 공급할 수 있어 미래 히트펌핑 기술에 혁신을 가져올 수 있다는 점에서 의미가 크다"고 강조했다.

지난해 9월 국립금오공대에 부임한 김준영 교수는 전기화학 장치와 열시스템 통합을 통해 효율을 높이는 저비용·친환경 에너지시스템 연구를 활발히 진행하고 있다.

올해 4월에도 다기능 히트펌프 및 에너지 저장장치 개발 등의 의미 있는 연구 성과로 국내외에서 주목받았다.