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[기후변화, 전기 없이 건물 냉각] 전 세계의 기후가 계속해서 뜨거워짐에 따라 전 세계적으로 에어컨에 대한 수요가 급증하고 있다. 2019년에 냉각 필요성은 전 세계 총 전력 소비의 8.5%를 차지했으며 이는 약 10억 톤의 CO2 배출량에 해당한다. 더 많은 에어컨 장치가 매년 더 많은 전력을 소비함에 따라 이제 우리는 순환에 갇힌 것처럼 보이며 지구 온난화 문제를 더욱 가속화할 뿐이다. 새로운 MIT 시스템은 전기 없이 건물을 최대 10℃까지 냉각할 수 있다. 이 시스템은 오늘날의 최첨단 수동 냉각 시스템보다 3배 더 잘 작동했다.

https://www.freethink.com/environment/passive-cooling-system

JM Kim | 기사입력 2022/10/17 [00:00]

[기후변화, 전기 없이 건물 냉각] 전 세계의 기후가 계속해서 뜨거워짐에 따라 전 세계적으로 에어컨에 대한 수요가 급증하고 있다. 2019년에 냉각 필요성은 전 세계 총 전력 소비의 8.5%를 차지했으며 이는 약 10억 톤의 CO2 배출량에 해당한다. 더 많은 에어컨 장치가 매년 더 많은 전력을 소비함에 따라 이제 우리는 순환에 갇힌 것처럼 보이며 지구 온난화 문제를 더욱 가속화할 뿐이다. 새로운 MIT 시스템은 전기 없이 건물을 최대 10℃까지 냉각할 수 있다. 이 시스템은 오늘날의 최첨단 수동 냉각 시스템보다 3배 더 잘 작동했다.

https://www.freethink.com/environment/passive-cooling-system

JM Kim | 입력 : 2022/10/17 [00:00]

 

전력 없이 냉각: 이 사이클을 깨는 한 가지 가능한 방법은 수동 냉각에 있을 수 있다.

 

이러한 종류의 기술은 주변 환경에서 열을 흡수한 다음 단열, 증발 및 복사와 같은 물리적 효과를 이용하여 이 열을 냉각 중인 시스템에서 멀리 떨어뜨린다. 이 모든 작업은 추가 전력 없이 이루어진다.

https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000061897429

 

그러나 패시브 냉각 시스템이 상업적 규모로 출시되기까지는 아직 갈 길이 멀다기존 설계는 냉각 성능이 제한적일 뿐만 아니라 많은 양의 물을 사용하는 경향이 있으며 효율성이 제한되고 열 및 습도와 같은 환경 조건에 종속된다.

 

3개의 냉각층: 매사추세츠의 한 연구팀이 이러한 문제를 극복하기 위한 중요한 단계를 밟았다. 평평한 3층 패널 내에서 MIT Zhengmao Lu와 동료들은 여러 수동 냉각 기술을 결합했다. 각 기술은 다른 기술의 단점을 상쇄한다.

 

패널의 최상층은 단열성이 높은 에어로겔을 특징으로 한다. 초경량의 스펀지 같은 소재로, 가교 폴리머의 희박한 네트워크가 특징이며 부피의 대부분이 빈 공간으로 채워진다. 이 구조로 인해 에어로겔은 열에 대해 절연성이 높으면서 가스 및 기타 종류의 방사선은 쉽게 통과할 수 있다.

 

에어로겔 아래에 Lu의 팀은 하이드로겔을 통합했다. 이 물질은 유사한 불용성 폴리머 네트워크를 특징으로 하는 물질로 이번에는 물에 잠겼다. 이 층은 위의 에어로겔로 단열되어 있지만, 최상층을 통과하는 열 에너지가 흡수되면서 포함된 물은 부분적으로 증기로 증발하여 에어로겔을 통해 상승한다.

 

또한 하이드로겔은 흡수한 열의 일부를 적외선으로 변환한다. 에어로겔과 지구의 대기는 모두 이 방사선에 투명하기 때문에 그 에너지는 외부 공기를 가열하지 않고 외부 공간으로 다시 방출된다.

 

마지막으로 연구원들은 하이드로겔 아래에 거울과 같은 반사 물질을 배치했다. 이 층은 상단 두 층을 통과하는 열을 반사하여 가능한 한 많은 열이 하이드로겔에 흡수되도록 한다.

 

과거 설계보다 우수한 성능: 이 설계의 주요 이점은 단열, 증발 및 복사의 고유한 이점을 결합한다는 것이다.

 

에어로겔의 강력한 단열재가 아래의 하이드로겔을 냉각함에 따라 이 두 번째 층은 더 높은 온도와 습도에서도 열을 수증기와 적외선으로 더 효율적으로 변환할 수 있다. 또한 패널은 기존 디자인보다 훨씬 적은 물을 소비하므로 하이드로겔의 물 공급은 훨씬 덜 자주 보충되어야 한다.

 

장치의 성능을 테스트하기 위해 Lu의 팀은 최첨단 순수 복사 냉각 시스템과 함께 MIT 케임브리지 캠퍼스 옥상의 작은 패치 위에 장치를 배치했다. 그들이 바라던 대로, 그들의 디자인은 최첨단 시스템보다 약 3배 더 효과적으로 수행되었다. 여름철에는 패널 아래 공간을 직사광선 아래에서도 주변 온도보다 최대 9.3°C 낮게 냉각했다.

 

상업적 출시로 가는 길: 연구원들은 그들의 접근 방식이 상용화되기 전에 비용과 규모라는 한 가지 주요 과제에 여전히 직면하고 있음을 인정한다. 에어로겔은 여전히 상대적으로 새로운 종류의 재료이기 때문에 에어로겔을 생산하는 데 필요한 기술은 종종 비싸고 시간이 많이 걸린다.

 

향후 연구 프로젝트에서 Lu와 동료들은 동결 건조와 같은 방법이나 에어로겔을 생산하기 위해 완전히 새로운 폴리머 재료를 사용하여 이러한 기술을 개선하는 것을 목표로 할 것이다.

 

그들이 성공한다면 연구자들은 그들의 접근 방식이 냉각 기술의 변화로 이어질 수 있기를 희망한다. 지구 온도가 상승함에 따라 인간의 편안함을 보장할 뿐만 아니라 식품과 의약품을 보존하고 유통하기 위한 더 나은 시스템으로 이어질 수 있다.

 

Lu의 팀은 수동 냉각 시스템이 습한 기후에서 식품의 저장 수명을 40%, 더 건조한 지역에서 최대 200%까지 연장할 수 있다고 추정한다. 이러한 혜택은 여전히 정기적으로 전기를 사용할 수 없는 지구 인구의 약 10%에게 특히 중요할 수 있다. 나머지 세계에서는 전 세계 CO2 배출에 대처할 수 있는 유망한 새로운 방법을 제시할 수 있으며, 미래에는 마침내 급증하는 에어컨 소비 사이클을 깨뜨릴 수 있다.

 

 
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