하이브리드 나노 신소재를 이용해 제습·냉방기의 전력소모량을 획기적으로 줄일 수 있는 신기술이 곧 상용화될 전망이다.

한국화학연구원과 에이올코리아가 공동으로 전기 사용을 최소화하는 제습냉방기와 건조 공기 시스템 사업화를 추진하기로 했다.

한국화학연구원은 제습냉방 및 건조공기 기술의 핵심인 'MOF 제습제' 관련 기술을 에이올코리아에 이전하는 기술이전 협약식을 최근 개최했다.

협약식에는 이미혜 한국화학연구원 원장과 백재현 에이올코리아 대표이사 등 관계자들이 참석했다.

이번 기술이전의 핵심은 MOF 제습제다.

MOF(Metal-Organic Framework)는 금속 양이온과 유기카르복시산 음이온이 배위결합에 의해 형성된 금속-유기골격 하이브리드 나노세공체라고 연구원은 설명했다.

MOF 제습제는 나노 크기의 미세한 구멍이 수없이 난 수분 흡착제로, 마치 혈액을 순환시키는 심장처럼 공기 중 수분을 흡수하고 내뱉고 재생되는 특성을 갖고 있다.

또한 아주 약간의 전기만으로도 '제습냉방기'와 '건조 공기 제조 시스템'을 가동될 수 있게 한다.

실외기에 의해 가동되는 일반적인 전기 에어컨은 하절기 피크 전력 문제는 물론, 도심 열섬화의 주범으로 알려져 있다.

실내 냉방을 위해 공기 중 잠열이 높은 수분을 먼저 없애고, 실내를 냉각하는 탓에 실내 체감온도는 추워지고 20~30%의 전기를 추가로 써야 한다.

하지만 MOF 제습제를 적용한 초절전 제습냉방기는 '실외기 없는 에어컨'의 역할을 할 수 있다.

MOF 제습제를 이용해 공기 중 수분을 없애고, 쓰다 남은 70℃ 이하의 폐열을 이용해 수분을 머금은 제습제를 건조·재생시키기 때문에 전기 사용을 최소화할 수 있다.

실리카겔, 제올라이트, 활성 알루미나 등의 소재를 사용하던 기존 상업용 제습제가 적어도 100~200℃ 이상의 온도에서 건조·재생되는 것과 비교하면 차이가 현저한 것이다.

기존 제습 소재와 달리 MOF 제습제는 기존 실리카겔 제습제 대비 전력소모량이 50% 이상 절감되면서 제습 성능은 55% 이상 향상된 특성을 나타낸다. 이에 차세대 에너지 절약형 제습·냉방기 시장에 진출할 수 있을 것으로 기대된다.

건조 공기 제조 시스템, 일명 '에어 드라이어(Air Dryer)'는 조선 및 자동차산업을 비롯해 반도체와 스마트폰 등 첨단 전자산업현장에서 제품의 품질 유지를 위해 쓰이는 제습장치다. 서버실·통신실 등 각종 전자기기가 모여있는 공간에서 습기로 인한 장치 부식을 방지하기 위해 필요하다.

에어 드라이어는 산업현장의 공기를 압축한 후 압축된 수분을 제거해 건조한 공기를 만드는데, MOF 제습제는 압축된 공기의 수분 제거에 쓰인다.

기존 제습제는 180~220℃의 고온에서 재생되는데, MOF 제습제는 압축기의 폐열(120℃) 이하의 온도에서 재생되고 성능을 유지할 수 있어 전기 사용을 최소화할 수 있다.

현재 국내에서는 실리카겔, 제올라이트, 알루미나 성분의 제습제가 쓰인다. 하지만 전량 일본, 스웨덴, 미국, 인도 등에서 수입하는 데다, 에너지사용량이 높기 때문에 혁신적 기술이 필요한 상황이다.

한국화학연구원의 MOF 제습제 기술은 다수의 미국특허를 획득했고, 지난해 과학기술정보통신부 국가연구개발 우수성과 100선 및 2018년 정부출연연구원 우수성과 10선에 선정된 바 있다.

장종산 한국화학연구원 박사는 "화학연구원의 기술은 태양열과 저온 폐열을 이용할 수 있는 MOF 제습제 기술로 실외기가 필요 없는 냉방, 에어 드라이어의 건조공기 제조 등에 응용성을 갖고 있어서 온실가스 저감과 환경문제에 효과적으로 대응할 수 있다"면서 "화학연의 MOF 제습제를 적용해 에이올코리아가 개발 중인 제습냉방·건조공기 시스템의 상용화에 적극적으로 협력해 나가겠다"고 말했다.

백재현 에이올코리아 대표는 "한국화학연구원의 MOF 제습제로 전량 수입 중인 수분 제습제의 국산 대체와 함께 다양한 사업의 전개 가능성을 확인했다"며 "차세대 제습냉방 및 건조 공기 제조 시스템에 적용해 국내 시장을 선도하고 빠른 미래에 해외시장에 진출을 기대한다"고 말했다.

에이올코리아는 한국화학연구원의 MOF 제습 로터를 탑재한 주택 및 제로 에너지 빌딩용 복합환기시스템과 제습 냉방시스템을 개발했고, 내년 상반기 사업화를 목표로 제품 생산을 준비하고 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프런티어사업 하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단과 국가과학기술연구회 CCP 융합연구단의 지원으로 이뤄졌다.

박광하 기자 다른기사 보기