고려대학교 기계공학부 강용태 교수가 냉장고와 에어컨의 심장인 압축기를 없앤 새로운 냉각기술을 세계 최초로 구현해 주목받고 있다.

이번 기술은 소음과 냉매가스가 없는 친환경 시스템으로, ‘무(無)압축기 냉장고’의 실현 가능성을 열었다. 연구성과는 국제적인 학술지 ‘Science(IF=45.8)’ 온라인에 10월23일 게재됐으며 11월27일 정식 출판됐다. 정식논문명은 ‘Liquid-state dipolarcaloric refrigeration cycle with nitratebased salts’다.

강용태 교수연구팀은 질산염을 물에 녹일 때 주변의 열을 흡수하는 ‘용해 흡열효과’를 냉각 에너지로 활용했다. 이후 염을 분리하고 재생하는 순환구조를 만들어 압축기없이도 연속적인 냉각이 가능하도록 했다.

또한 연구팀은 새로운 원리를 적용한 시스템을 ‘칼로릭 냉장고(caloric refrigerator)’라 명명했다. 이 기술은 물과 염의 반응만으로 냉각이 이뤄지기 때문에 작동 소음이 거의 없으며 냉매가스를 전혀 사용하지 않아 친환경적이다.

실험 결과, 칼로릭 냉장고는 기존 압축식 냉장고보다 약 3배 높은 냉각효율을 보였으며 동일한 냉방효과를 유지하면서도 전력소비를 최대 65%까지 줄일 수 있었다. 이에 따라 가정용 냉장고 1대만 교체해도 의미있는 에너지절감 효과를 기대할 수 있으며 전국적으로 확대할 경우 여름철 전력피크 완화와 탄소 저감에도 크게 기여할 것으로 전망된다.

특히 국내 냉난방기기 중 30%만 칼로릭 냉각방식으로 전환해도 전력 절감과 함께 약 1,000만톤의 이산화탄소 배출을 줄일 수 있을 것으로 분석된다. 이는 서울시 모든 가정의 연간 탄소배출량과 맞먹는 수준이다.

이 기술은 높은 에너지효율과 친환경성을 모두 갖춘 차세대 냉각기술로, 가정용 냉장고와 에어컨은 물론 데이터센터, 산업용 냉동, 전자기기 열관리 등 다양한 분야로의 확장이 기대된다.

강용태 교수는 “이번 연구 성과는 냉매가스와 압축기없이도 냉각이 가능한 새로운 방식의 냉각기술”이라며 “기존 냉동시스템의 한계를 넘어서는 친환경 대안이 될 것”이라고 밝혔다. 이어 “향후 다양한 응용분야로 확장해 에너지효율 혁신과 탄소중립 실현에 기여하겠다”고 강조했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단(과학기술정보통신부) 플러스에너지빌딩 혁신기술 연구센터의 지원을 받아 수행됐다.