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These new solid-state ACs promise a cool future. Scientists aren’t so sure.

기후위기 해법 될 고체 냉방 기술, 아직은 물음표

폭염이 늘어나고 냉방 수요가 증가하면서 스타트업들이 다양한 고체 냉방 기술을 시험하고 있지만, 낮은 효율과 상용화 속도가 과제로 남아 있다.
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에어컨 사용이 전 세계적으로 크게 늘어나고 있지만, 에어컨은 많은 전기를 쓰고 지구온난화를 일으키는 냉매를 사용하기 때문에 환경에 부담을 줍니다. 이를 해결하기 위해 과학자들과 기업들이 액체나 기체 대신 고체 소재를 이용해 열을 옮기는 ‘고체 냉방 기술’을 개발하고 있습니다. 자석의 힘, 전기, 압력, 늘어남과 줄어듦 등 다양한 방식이 연구되고 있으며, 일부는 이미 시범 운영 중입니다. 하지만 아직은 기존 에어컨만큼 효율이 높지 않고 실제 제품도 많지 않아서 완전한 대체는 어렵다는 의견이 많습니다. 그래도 시장의 일부만 대체해도 환경에 큰 도움이 될 수 있다고 전문가들은 말합니다.

왜 중요한가요?

전 세계 에어컨 수가 2050년까지 세 배로 늘어날 것으로 예상되는 상황에서, 환경에 덜 해로운 냉방 기술을 개발하는 것은 기후위기 대응과 우리의 건강한 일상을 동시에 지키는 데 매우 중요합니다.

주요 용어 설명
지구온난화지수 (GWP, Global Warming Potential)

어떤 물질이 이산화탄소에 비해 지구를 얼마나 더 뜨겁게 만드는지를 숫자로 나타낸 것입니다. 예를 들어 GWP가 2,000이면 같은 양의 이산화탄소보다 2,000배나 더 강하게 지구를 데운다는 뜻입니다. 숫자가 높을수록 환경에 더 해로운 물질입니다.

성능계수 (COP, Coefficient of Performance)

냉방 장치가 에너지를 얼마나 효율적으로 사용하는지를 보여주는 숫자입니다. COP가 3이라면 전기 1만큼 넣었을 때 열 3만큼을 옮길 수 있다는 뜻입니다. 숫자가 클수록 같은 전기로 더 많이 냉방할 수 있어서 효율이 좋다는 의미입니다.

열전 냉방 (Thermoelectric Cooling)

반도체라는 특수한 소재에 전기를 흘려보내면 한쪽은 차가워지고 다른 쪽은 뜨거워지는 현상을 이용한 냉방 방식입니다. 마치 열을 한쪽에서 다른 쪽으로 밀어내는 것과 비슷합니다. 소형 냉장고나 자동차 시트 냉각 등에 이미 쓰이고 있습니다.

자기열량 효과 (Magnetocaloric Effect)

특정 소재에 자석을 가까이 대면 온도가 올라가고, 자석을 떼면 온도가 내려가는 현상입니다. 이 온도 변화를 반복적으로 이용해서 냉방 효과를 만들어내는 원리입니다. 액체 냉매 없이도 냉방이 가능하다는 장점이 있습니다.

탄성열량 효과 (Elastocaloric Effect)

고무줄을 빠르게 잡아당기면 따뜻해지고, 놓으면 다시 차가워지는 것처럼 특정 소재가 늘어나거나 줄어들 때 온도가 변하는 현상입니다. 이 원리를 활용하면 냉매 없이도 온도를 낮출 수 있어 친환경 냉방 기술로 주목받고 있습니다.

⚡ Claude AI가 독자를 위해 자동 생성한 요약입니다. 원문을 함께 읽어보세요.

지난 3년 연속 기록적인 폭염이 이어진 데 이어, 올해도 무더운 해가 될 것으로 보인다. 에어컨 수요 또한 줄어들 가능성이 없다. 국제에너지기구(IEA)는 2050년까지 전 세계 에어컨 보급 대수가 세 배로 늘어날 것으로 전망한다.

에어컨은 건강을 지키는 데 도움이 된다. 의학 학술지 <랜싯(Lancet)>에 실린 한 연구에 따르면 2019년 한 해에만 에어컨이 약 20만 건의 조기 사망을 방지했다고 추정된다. 그러나 지구에는 부담이 된다. 인공 냉방은 이미 전 세계 전력 사용량의 7%, 온실가스 배출량의 3%를 차지한다. 에어컨을 제대로 폐기하지 않으면 이산화탄소보다 ‘지구온난화지수(GWP)’가 더 높은, 즉 지구온난화에 훨씬 더 큰 영향을 미치는 냉매가 새어 나올 수도 있다.

기온 상승이 이어지면서 여러 과학자와 스타트업은 ‘고체 냉방 기술’에 주목하고 있다. 이 기술은 현재 미니 냉장고, 전기차 배터리, 일부 고급 게이밍 컴퓨터 등에서 소규모로 사용되고 있다. 기존 에어컨은 압축기와 팬으로 냉매를 순환시키고, 냉매가 액체에서 기체로 바뀌는 과정에서 열을 이동시킨다.

반면 고체 냉방 시스템은 가돌리늄이나 비스무트 텔루라이드 같은 전도성 소재를 이용해 열을 이동시킨다. 그러면 이론적으로는 더 적은 부작용으로 공간과 표면을 식힐 수 있다.

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