[해외기술동향] 러시아 새 "열 축적장치" 개발

에큐뮬레이터는 본래 라틴말 모은다는 뜻의 에큐물로에서 나온 단어로서 보통은 축전지를 말한다. 그러나 정확하게 얘기하면 에큐뮬레이터는 에너지 를축적하는 모든 장치를 말하며, 에너지에는 액체에너지와 기체에너지 그리고전기에너지를 대표적으로 들 수 있다.

그런데 에큐뮬레이터 가운데에는 열을 모으는 장치도 있다. 예를 들어 돌이나 벽돌을 쌓아올려 만든 벽난로가 바로 이 열축적장치의 원리를 이용한것이다. 오래 전 서양에서는 호텔에 드는 손님들에게 춥지 않게 하려고 뜨겁게달군 벽돌을 방에 들여 놓았다고 하는데 이 또한 열축적장치라 할 수 있다. 세월이 변해서 지금은 물을 데워서 열을 축적하는 방법이 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 이 방법 또한 편리하다고 말할 수는 없다. 왜냐하면 물 소비량이 지나치게 많고 대량으로 물을 보관하는 방법이 쉽지 않기 때문이다. 물이 열을 오랫동안 보관할 수 없는 것도 단점으로 지적되고 있다.

러시아 파돌스크 시에 있는 유명한 열에너지 연구기관인 "루치"와 레나바치아 는 새롭고 효율적인 그리고 설치비가 매우 적게 드는 열 축적장치를 그 개발된 기술을 보완하는 작업이 한창이다. 이 새로운 열축전지는 전혀 알려지지 않은 물질을 열 보관체로 쓰고 있다. 다름아닌 칼슘과 칼륨, 마그네슘 이 그들인데 이 원소들은 염류 형태로 섞여져서 축전기 안에서 열을 보관해 주는 역할을 하고 있다.

칼슘과 칼륨 및 마그네슘으로 만들어진 혼합물은 크리스털 상태로 있다가열이 가해지면 헤엄치듯이 이동한다. 이런 과정에서 언제나 섭씨 4백도 가까운온도를 유지하는 것이다. 크리스털화는 이 고열로부터 반대 작용으로 진행 되는데, 크리스털화 현상은 열을 발산하는 작용이 멈춘 뒤부터 시작되고 있다. 이같은 혼합물은 경제적인 측면에서도 유용한 점이 있다. 왜냐하면 혼합물 의용융이 크리스털화보다 몇배나 빠른 속도로 이뤄지기 때문이다. 게다가 응고된 뒤에도 혼합물은 오랜 시간동안 열을 지니고 있다고 주변으로 발산하는 특징이 있다.

이런 원리를 잘 활용하면 대형 스팀을 대신할 수 있는 작고 열효율이 높은가전온풍기를 개발할 수 있다고 연구진들은 말하고 있다. 칼슘과 칼륨및 마그네슘 혼합물은 철로된 작은 관 속에 들어있고, 이 작은 관의 중심측을 따라 전기 가열 요소가 자리잡게 된다. 관은 두꺼운 층의 절연체 즉 열이나 전기를 차단하는 절연물질로 싸게 되며, 이 절연 물질이 가열로 온풍기에 불이 나는 것을 막고 온풍기 바깥면의 온도를 섭씨 60도 미만으로 유지시켜 준다는 것이다.

이 열 축적장치에 전류를 통과시켜 보니까 염류 혼합물이 3~4시간 판에 녹 기시작한 것으로 연구결과 나타났다.

이 실험을 하는데 전기는 1㎻도 들지 않았으며, 전기를 축적장치에서 빼어버리니까 크리스털화가 10~14시간 사이에 진행됐다. 이 시간 동안에 가열기 표면의 온도는 변하지 안고 일정한 온도를 유지했다.

이 새로운 장치는 어느 공간에서도 사용할 수 있지만 특히 전기에너지가 일정하게 들어오지 않는 공간 안에서 효과가 있을 것으로 전문가들은 보고있다. 태양에너지나 풍력을 전기에너지로 이용할 때도 이 장치는 활용될수있을 것으로 연구자들은 보고 있다. 또 낮과 밤에 전기 요금에 차이가 나는곳에서도 이 장치는 보조 열기구로 역할을 할 수 있을 것으로 예측되고 있다. 연구팀은 이번에 개발된 원리로 음료수를 덥히는 기술도 개발하고 있다.

이와함께 쓰레기를 이용하여 열을 축적하는 새로운 기술도 개발되고 있다.

러시아 과학아카데미 산하의 건축 물리학 연구소가 개발중인 이 시스템은 대단위의 쓰레기 매립장에서도 기술을 응용할 수 있고, 고체형 생활폐품을 버리는 지역공동체 단위의 쓰레기 하적장에서도 활용할 수 있다.

이 기술은 필요없는 자원을 재활용하여 생활에 필요한 에너지를 활용할 수있다는 점에서 관심을 모으고 있다. 쓰레기를 이용하여 온실을 만드는 이 새로운 기술은 환경을 보호하는 새로운 환경기술이라는 점에서도 국제적인 관심을 모으고 있다는 것이다.

이 시스템의 에너지원은 각종 쓰레기가 끊임없이 분해되고 산화하는 과정에서 생겨나는 바이오 가스와 열에너지이다. 밀도가 높게 생성되는 이 에너지원들은 쓰레기장을 폐쇄하고 10년 이상이 흘러도 나올 만큼 강력하다.

시스템의 구조를 살펴보면 부동제가 흐르는 관을 1~2m 깊이로 쓰레기 더미속에 묻고 전기 펌프로 부동제를 끌어 올리면 온실이 데워지게 된다. 이 펌프를 사용하는데 드는 전기에너지와 온실의 조명을 밝히는데 필요한 에너지 는바이오 가스를 이용하여 작동하는 에너지 블록이 제공하며, 바이오 가스는 가스를 캐내는 시추공을 통하여 모으게 된다.

쓰레기에서 나오는 열 에너지를 사용하여 온실을 덥히는 이 기술은 현재연구소 주변에서 실험시설을 갖춰놓고 열효율을 높히는 연구를 보완하는 중이다. 연구팀은 이 시스템을 활용하는 분야가 보다 넓어질 것이냐 쓰레기 외 의다른 자원에서 에너지를 공급받는 방식은 고려되지 않고 있다고 말한다.

건축물리학 연구소는 외국기업과의 합작으로 앞으로 이 기술을 산업화하는 방안을 검토하고 있다. <모스크바=김종헌 통신원>