프레온가스 안뿜는 ‘물 에어컨’ 나온다
[서울신문]이르면 오는 2007년부터 물을 이용한 에어컨을 구입할 수 있다. 전세계가 앞다퉈 ‘물 에어컨’ 기술을 개발하고 있지만, 아직 실용화 단계에 도달한 나라는 없다. 우리나라가 처음이다. 물 에어컨은 오존층을 파괴하는 프레온가스를 사용하지 않을 뿐만 아니라, 전력 소모량도 기존 에어컨보다 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
●올해 말까지 시제품 제작
한국과학기술연구원(KIST) 열·유동제어연구센터 이대영 박사는 1일 “에어컨의 냉매로 프레온가스 대신 물을 이용하는 ‘물 에어컨’ 제작기술을 개발했다.”면서 “올해 말까지 시제품을 제작할 계획”이라고 밝혔다.
물 에어컨의 원리는 습기가 제거된 건조한 공기가 물이 뿌려진 그물망을 통과하면 물이 증발하면서 주변 공기를 냉각시키고, 차가워진 공기를 실내에 공급하는 것이다.
현재 세계 각국은 냉매로 물을 사용하는 에어컨을 개발하기 위한 연구를 진행하고 있다. 그러나 기존 에어컨보다 2배 이상 크고, 가격이 비싸다는 단점 때문에 상용화에 어려움을 겪고 있다.
이 박사는 “물의 증발효과를 높이기 위해서는 공기와 물이 접촉할 수 있는 표면적을 넓혀야 하기 때문에 크기를 줄이기 어려웠다.”면서 “하지만 물과 공기의 접촉면은 늘리면서 크기는 줄일 수 있는 표면처리 기술을 개발, 국내외 특허등록까지 마친 상태”라고 설명했다.
그는 또 “물 에어컨은 제습(除濕) 장치 때문에 가격이 비쌌으나 현재 제습제로 널리 쓰이고 있는 실리카겔보다 성능이 4∼5배 뛰어나고, 대량생산이 쉬운 고분자물질도 개발했다.”고 덧붙였다.
이에 따라 크기와 가격을 기존 에어컨과 비슷한 수준으로 낮췄다는 것.
기존 에어컨은 냉매, 증발기, 압축기, 응축기(실외기) 등으로 구성된다. 냉매는 증발기에서 기화하면서 주변의 열을 빼앗고, 압축기는 기체냉매에 압력을 높이고, 응축기는 기체냉매를 액화시키면서 열을 방출한다. 이처럼 냉매가 액화와 기화를 반복하며 차가운 공기를 만들어내는 것이다.
물 에어컨은 오존층 파괴 등 환경오염을 유발하는 프레온가스를 쓰지 않아도 된다. 이에 따라 프레온가스를 회수하기 위해 건물 밖에 실외기를 설치하지 않아도 된다. 또 에어컨 전기 소비의 주범인 압축기도 필요없어 전기 사용량도 획기적으로 줄일 수 있다.
이 박사는 “생산체계를 구축하는 데 시간이 걸리는 만큼 이르면 2007년부터 물 에어컨을 생산, 판매할 수 있을 것”이라고 기대했다.
●나무 그늘이 시원한 이유도 기화열 때문
이처럼 액체가 기체로 바뀔 때 주위의 물체에서 열을 빼앗는 성질을 이용한 것이 바로 에어컨의 원리다. 날씨가 무덥거나 운동을 열심히 해 몸에 열이 생기면 땀이 흐르고, 이 땀이 증발하면서 몸을 식힐 수 있는 것도 같은 이치다.
물체의 온도는 물체를 구성하는 분자들이 얼마나 빨리 움직이느냐에 따라 달라진다.
분자들의 움직임이 빠를수록 온도는 높아진다. 이처럼 빠르게 움직이던 분자가 물체를 벗어나는 데 필요한 열이 기화열이다.
빠르게 움직이던 분자가 떠나면 물체에 남아있는 분자들의 움직임은 그만큼 줄어들게 되고, 온도도 내려간다. 즉, 땀이 기화한다는 것은 땀 속의 물 분자가 몸에서 달아나면서 기화열을 가져가는 것이다.
따라서 땀이 나서 말랐을 경우 그 양은 몸을 식힌 열량과 같다.1㎈는 1g의 물을 섭씨 1도 높이는 데 드는 에너지이다. 얼음에서 물로 변하는 데 드는 열량은 1g당 80㎈, 물을 100도까지 올리는 데에는 1g당 100㎈가 든다.
그런데 물을 기화시키려면 1g당 무려 540㎈가 필요하다.
무더운 여름철, 나무 그늘 밑이 시원한 이유도 이같은 기화열 때문이다. 나무가 숨을 쉬면서 기화 작용이 일어날 뿐만 아니라, 잎 표면에서는 습기가 증발하면서 기화열을 가져간다. 또 계곡물에 발을 담그면 시리도록 차가운 이유 중 하나도 각종 식물에서 일어나는 왕성한 기화 현상 덕분이다.
반면 땀샘이 없는 개는 입을 벌리고 혀를 내밀어 헉헉거리면서 몸 안에 있는 액체를 기화시켜 몸의 열을 낮춘다. 돼지도 땀샘이 없어 물기가 많은 뻘을 온몸에 묻혀 이를 말리면서 몸의 열을 떨어뜨리는 것이다.
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