기존의 에어컨과 열 펌프는 냉매 가스를 사용하여 집과 건물을 냉각하거나 난방하므로 잠재적인 환경 위험을 초래합니다. 유럽 과학자 팀은 세라믹으로 만든 새로운 실험 재료를 사용하여 이 문제를 해결하려고 노력하고 있습니다.
사이언스(Science) 저널에 발표된 최근 연구에서는 위험하거나 오염 가능성이 있는 가스를 사용하지 않고 냉각(또는 난방) 작업을 수행하도록 설계된 에어컨 기술인 새로운 유형의 "전기 냉각" 소재에 대해 설명합니다. Belvaux에 있는 Luxembourg Institute of Technology의 과학자들은 여러 기존 기술을 결합하여 강력한 전기 냉각 효과를 갖춘 새로운 세라믹 기반 프로토타입을 개발했습니다.
전기장에 노출되면 재료의 전기적으로 불균형한 원자가 빗처럼 한 방향으로 정렬되기 때문에 전열 시스템이 가열됩니다. 엔트로피 값이 감소하고 가지런히 배열된 원자들이 가속된 속도로 진동하기 시작하여 온도가 상승하게 됩니다.
새로운 프로토타입은 과도한 열을 제거하기 위해 세라믹과 같은 재료로 이루어진 판 사이를 흐르는 유체를 사용합니다. 전기장이 꺼지면 효과가 반전되고 재료가 주변 온도보다 차가워져 유체에서 열이 빼앗깁니다. 그런 다음 사이클이 다시 시작됩니다.
캠브리지 대학의 재료 과학자인 Neil Mathur는 전기 냉각 프로토타입이 "슈퍼 성능"을 보여주었다고 말했습니다. 냉장고나 에어컨에 사용하면 건물 내부 환경을 시원하게 유지하면서 건물 외부로 열을 방출할 수 있다. 반면, 히트펌프는 외부 환경의 열을 추출해 실내로 가져와 외부 환경을 냉각시키는 역할을 합니다.
기존 에어컨 시스템은 매우 효율적이지만 온실 효과에 직간접적으로 기여하는 수소불화탄소나 암모니아와 같은 냉매를 사용해야 합니다. 전기분해 시제품은 유해가스의 사용이 필요 없고, 압축기도 필요하지 않기 때문에 소형화, 단순화 등이 가능하다.
기술 프로토타입은 몇 가지 놀라운 성능을 보여줬지만 아직 상용화할 준비가 되지 않았습니다. 룩셈부르크 과학자들은 기술을 더욱 개선하고 신소재의 효율성을 높여야 합니다. 기존 에어컨 시스템에 사용되는 것과 경쟁할 수 있는 전기 히트 펌프를 확보하는 것이 현재 최우선 과제입니다.