데이터센터 폐열로 에어컨 돌린다··· 기계硏, 차세대 히트펌프 기술 개발

10㎾급 화학흡착식 히트펌프 [사진=한국기계연구원 히트펌프연구센터]

[이뉴스투데이 김진성 기자] 24시간 열을 뿜어내는 데이터센터나 공장 등은 그 열을 식히느라 또 다른 에너지가 필요해 2중으로 에너지가 든다. 이런 문제를 해결할 수 있는 ‘히트 펌프’ 기술이 새롭게 각광받고 있다. 공기, 물, 땅 등에 이미 존재하는 열을 흡수해 냉매의 순환과 상태 변화를 이용해 실내나 필요한 곳으로 이동시키는 고효율 냉난방 기술이다. 그러나 기존 제품은 기계식 압축기를 사용해 효율을 높이는데 한계가 있었다.

국내 연구진이 이런 문제를 해결한 고효율 히트펌프 기술을 새롭게 개발했다. 김영 한국기계연구원 히트펌프연구센터 책임연구원팀은 중앙대 김민성·김동규 교수 연구팀과 공동으로 기계식 압축기를 대체해 ‘전기화학적 압축기’를 적용한 ‘화학흡착식 히트펌프 시스템’을 새롭게 개발했다고 5일 밝혔다.

연구과정에서 기계연은 섭씨 40도 저온 폐열로 구동되는 화학흡착식 히트펌프를, 중앙대는 소음과 진동이 없는 전기화학적 압축기를 각각 나누어 개발했다. 각 연구진은 이 기술은 국내기업 삼중테크에 이전했으며, 현재 10㎾(킬로와트)급 시제품을 제작했다. 

연구진이 개발한 화학흡착식 히트펌프는 공장 폐열이나 데이터센터 배열과 같은 저온 폐열을 활용해 ‘냉방’까지 가능한 기술이다. 기존 기술이 70도 이상의 고온 열원을 필요로 했지만, 이번 기술은 40도 수준의 저온 폐열만으로도 냉방이 가능하다. 데이터센터나 공장 폐열만 있으면 별도의 에너지 없이 냉방이 가능해지는 셈이다.

연구진은 개발 과정에서 히트펌프 핵심 부품인 ‘흡착베드’의 구조를 개선해 비냉방출력(SCP) 346.5 W/㎏(킬로그램당 와트)를  달성했으며, 이는 해외 경쟁 기술 대비 2배 이상 높다. 24시간 열을 뿜어내는 데이터센터에 적용될 경우에는 서버 냉각에 드는 전력을 줄이면서 남는 열까지 활용하는 효과를 볼 수 있다. 소음이 줄어든 것도 큰 장점이다. 이 기술을 적용하면 향후 병원이나 학교, 주거지역 등 소음에 민감한 곳에서도 히트펌프 시설을 설치할 수 있다.

김영 연구원은 “40도 수준의 저온 폐열만으로 냉방을 구현한 것이 이번 연구의 가장 큰 성과”라며 “시제품 실증을 거쳐, 향후 데이터센터와 건물, 산업 현장 등에 적용해 에너지 절감에 기여할 계획”이라고 밝혔다.

이 연구는 한국에너지기술평가원(KETEP) 알키미스트 사업의 지원을 받았다.