광주과학기술원(GIST)은 주종훈 환경·에너지공학부 교수팀이 홍성국 한국에너지기술연구원(KIER) 박사와 공동으로 반복적인 열저장 사이클에서도 높은 열저장 성능 및 구조적 안정성을 갖는 열저장 성형체를 개발했다고 24일 밝혔다.
다양한 열저장 소재 가운데 산화 마그네슘(MgO)은 높은 열저장 밀도, 무독성, 경제성 등으로 인해 많은 주목을 받고 있다. 하지만 반복적인 열저장과 방출 과정에서 파우더 입자가 응집돼 열저장 성능이 저하되고, 시스템 단계에서는 막힘 현상이 발생하여 시스템 효율이 떨어지는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 성형체 개발이 필수적이지만 아직 이에 대한 연구가 부족한 상황이다. 축방열 과정에서 소재 부피 변화로 인한 성형체의 구조적 불안정성 때문에 더욱 발전된 성형 기법이 요구된다.
공동 연구팀은 이 같은 한계를 극복하고, 반복적인 열저장 사이클에서 높은 열저장 밀도와 구조적 안정성을 갖는 성형체를 개발했다. 세라믹 섬유 복합화 산화 MgO 성형체는 소결 과정을 거쳤음에도 불구하고 우수한 열저장 반응성을 보였다.
새로 개발한 세라믹 섬유 복합화 성형체는 기존 상업용 파우더 기반 성형체 대비 약 2.5배의 수화율과 높은 열저장 밀도를 갖는다. 상업용 파우더 기반 성형체는 2~3회의 열저장 사이클에서 파단된 반면 80회의 축방열 사이클 테스트 후에도 성형체의 구조가 유지되는 것을 확인했다.
주종훈 교수는 “새로운 열저장 성형체 기술은 열저장 사이클에서 안정성을 확보함으로써 높은 반응속도와 기계적 안정성을 목표로 하는 다양한 산화물 열저장 소재의 성형 기술에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
