[논문]제습냉방기술-기후변화 협약 대응 비책

이대영

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이대영 (한국과학기술연구원 도시에너지사업단)

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문제 정의

다음으로 70~80℃ 정도의 비교적 낮은 열원을 이용하여 냉방을 생산할 수 있어 소용량에도 적합하며 주택용 지역냉방 공급기술로 고려되고 있는 제습냉방기술의 국내외 기술 개발 동향에 대하여 소개한다.
이 연구는 EU의 연구개발 보급지원 사업인 ‘EU Framework Program’과도 연계돼 진행되고 있으며, 2008년의 ROCOCO(Reduction of costs of Solar Cooling systems) 프로젝트에서는 그동안의 실증 연구에 대한 조사 분석 및 보급 확대를 위한 방안이 강구됐다. 이 프로젝트에서는 전 세계에 설치된 태양열 냉방 스템에 대해 시스템 구성, 설치 및 운전비용을 조사 분석했다. 그 결과 제습냉방시스템이 흡수식을 비롯한 여타 태양열 냉방 기술에 비해 초기비용 및 운전유지비용 측면에서 가장 경제적인 것으로 평가됐다.

제안 방법

국내 관련 기관 및 업체가 총출동한 ‘열병합 발전 배열을 이용한 다실 제어 하이브리드 제습냉방시스템 개발’ 과제에서 연구팀은 기본적인 제습냉방시스템에 전기식 히트펌프를 추가해 에너지 효율과 냉방출력을 크게 향상시킨 하이브리드 제습냉방시스템 시작품을 개발했다.
이를 바탕으로 2006년부터 한국지역난방공사의 지원으로 ‘공동주택의 세대별 제습냉방시스템 시작품 개발 및 성능평가 연구’를 수행해 2007년 고체 제습식 냉방시스템 시작품을 개발했다.

성능/효과

우리나라에서는 난방수요의 연중 변동폭이 커서, 하절기 열수요가 동절기 최대값의 10%에도 미치지 못하며(그림 3), 이는 열병합발전 시설의 연간 운전율이 40%에도 미치지 못하는 결과를 야기한다.²⁾ 이와 같이 열수요의 연간 변화가 크면, 열병합발전 시설의 운전율이 낮아지게 되며, 또한 열/전기의 생산비율을 최적의 조건으로 유지하기 어려워 에너지 효율이 감소하므로, 열병합발전의 장점을 충분히 활용하지 못하게 된다. 열병합발전 설비의 보급에 막대한 비용이 드는 것을 감안할 때, 난방 이외의 열수요, 특히 하절기의 열수요를 개발하는 것이 열병합발전의 활용성을 높이고, 나아가 세계적인 보급 확대에 필수적이다.
이 프로젝트에서는 전 세계에 설치된 태양열 냉방 스템에 대해 시스템 구성, 설치 및 운전비용을 조사 분석했다. 그 결과 제습냉방시스템이 흡수식을 비롯한 여타 태양열 냉방 기술에 비해 초기비용 및 운전유지비용 측면에서 가장 경제적인 것으로 평가됐다.
연구팀은 이를 신축 공동 주택 40세대에 적용해 실증시험을 실시해 기술검증 및 보급 타당성을 확인했다(그림 5, 그림 6). 실증시험을 통해 전기식 에어컨 대비 48%의 전력사용량 절감 효과가 입증됐으며,⁶⁾ 냉방기 가동 2시간 내에 휘발성 유기 화합물, 알데하이드, 부유세균 등 실내 오염물질이 40% 이상 감소되는 것이 확인됐다.⁷⁾ 이 결과에 근거해 지역난방 공급온수를 열원으로 하는 제습냉방기를 공동주택에 보급 확대하는 계획이 2014년 1월에 확정된 제2차 국가에너지기본계획의 주요 과제에 포함돼 시범보급이 추진되고 있다.
이 협약은 산업혁명 이후의 기온 상승을 2℃ 미만으로 억제하기 위하여, 세계 온실가스 배출을 가능한 조기에 감소로 전환시킨 후 21세기 후반에는 배출량과 삼림 및 해양의 흡수량이 균형을 이루는 “탄소중립” 달성을 목표로 한다. 온실가스 감축과 관련해 모든 국가가 스스로 결정한 기여 방안을 5년 단위로 제출하고 이행하며 차기 감축목표 제출 시 이전 수준보다 진전된 목표를 제시한다는 원칙을 수립하였다.

후속연구

초흡수성 고분자의 생산비용 수준으로 대량생산이 가능하며, 제습/재생 반복성 및 인체 유해성 시험을 통과했다. 이 고분자 재료는 항균 특성 및 탈취 특성도 가지고 있는 것으로 분석돼 공조용 재료로 폭넓게 적용될 수 있는 가능성이 높다. 이 고분자 재료를 적용해 일반 제지공정과 골판지 제조공정으로 제습로터를 생산할 수 있으므로 대량생산에 매우 적합하다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

2013년 기준 우리나라의 온실가스 총 배출량은?

‘2015 국가 온실가스 인벤토리 보고서’에 따르면 우리나라의 온실가스 총 배출량은 2013년 기준 6억 9,450만ton CO2 eq로 전년 대비 1.5% 증가했다.

파리 협약의 목표는?

2015년 12월 제 21차 유엔 기후변화협약 당사국 총회(COP21)는 지구온난화 대책으로 ‘파리 협약’을 채택하였다. 이 협약은 산업혁명 이후의 기온 상승을 2℃ 미만으로 억제하기 위하여, 세계 온실가스 배출을 가능한 조기에 감소로 전환시킨 후 21세기 후반에는 배출량과 삼림 및 해양의 흡수량이 균형을 이루는 “탄소중립” 달성을 목표로 한다. 온실가스 감축과 관련해 모든 국가가 스스로 결정한 기여 방안을 5년 단위로 제출하고 이행하며 차기 감축목표 제출 시 이전 수준보다 진전된 목표를 제시한다는 원칙을 수립하였다.

파리 협약을 위해 미국, 유럽연합, 중국이 발표한 내용은?

이를 위하여 미국은 2025년까지 온실가스 배출량을 2005년 대비 26~28% 감축하기로 했고 유럽연합(EU)은 2030년까지 1990년 대비 온실가스 배출량을 40%까지 줄이겠다고 발표했다. 중국은 2030년까지 국내 총생산(GDP) 단위당 온실가스 배출량을 2005년 대비 60~65% 감축할 계획이다.

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