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▶ 벽돌 사이로 물이 공급되도록 지은 휴게소(上)와 적외선 카메라로 온도 분포를 찍은 사진(下). 푸른색의 벽은 바깥 공기보다 섭씨 6도 정도 낮다. |
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세계 각국은 이런 원리를 이용해 자연 친화적인 냉방시스템 개발에 나서고 있다. 환경과 에너지에 대한 압력이 더욱 거세지고 있는 것도 이 같은 냉방시스템의 개발 열기를 더하게 하고 있다.
냉매나 압축기도 필요없는 '물 에어컨', 압축 공기를 이용한 '공기 에어컨', 수세미처럼 구멍이 뚫린 벽돌로 바닥을 시공해 증발열로 냉방 효과를 얻는 시스템, 지붕에 물을 뿌려 냉방에너지 줄이기 등 그 형태와 방법이 다양하게 개발되고 있다.
한국과학기술연구원(KIST) 열 유동제어연구센터 이대영 박사가 개발한 물 에어컨은 새로운 개념의 가정용 에어컨의 출현을 예고하고 있다. 이 에어컨의 원리는 습하고 더운 공기를 제습제를 이용해 건조시킨 뒤 물이 흐르는 그물망을 통과하도록 하는 것이 전부다. 그물망을 흐르는 물은 증발되면서 공기의 온도를 떨어뜨리는 것이다. 이 공기를 실내에 공급하면 곧 그것이 에어컨이다. 제습제는 회전형 원반에 넣어 한쪽이 젖으면 마른 상태인 반대편의 반을 사용한다. 제습제의 건조는 히터나 외부의 더운 공기를 사용한다. 이는 사막의 항아리에서 새어 나온 물이 증발하면서 열을 빼앗는 것과 다를 바 없다.
이박사가 시제품을 만들어 시험한 결과 에어컨에서 나오는 바람이 우리나라 여름철 내내 4일을 제외하고는 섭씨 25도 이하였다. 젖은 제습기를 말리는 데 사용하는 열은 섭씨 80도 이하로도 충분하다. 공장의 경우 섭씨 100도 이하의 열은 대부분 버리는데 이를 이용할 수 있다.
물 에어컨 속에는 제습장치와 선풍기 두어대가 들어 있는 셈이다. 전기값도 선풍기 두서너대를 돌리는 정도밖에 나오지 않는다는 것이 이박사의 설명이다.
미국의 경우 수퍼마켓 대형 냉장 진열대, 호텔 등의 건물용 에어컨에 이런 물 에어컨이 상용화되고 있다. 미국 정부는 2010년까지 물 에어컨이 전체 에어컨 시장의 35%를 점유할 수 있도록 하는 지원 프로그램을 시행하고 있기도 하다.
압축공기를 이용한 에어컨은 압축공기가 갑자기 팽창할 때 주변의 열을 빼앗아가는 원리를 이용한다. 프레온 가스와 같은 냉매가 필요없다. 제트여객기에서 사용하는 에어컨이 압축공기를 이용하는 것이다. 제트기 엔진이 제트 엔진을 돌리기 위해 만든 압축공기의 일부를 객실에 집어 넣어 주기만 하면 실내가 시원해진다. 고속전철이나 기차 등에도 사용할 수 있는 시스템이 지속적으로 개발되고 있다.
일본에서는 지붕에 물을 뿌려주는 것 만으로 냉방에너지를 대폭 절감하고 있다. 스미토모건설의 고야마연구소의 구조실험동 옥상 1000여평에는 스프링쿨러가 돌아간다. 물을 뿜어주고, 그 물이 증발하면서 건물 전체의 온도를 크게 떨어뜨리게 하기 위해서다. 여름철 한낮에는 옥상 온도가 섭씨 50도 이상 올라가지만 물을 뿌려주면 섭씨 30도 안팎으로, 실내 온도는 3~10도까지 떨어뜨릴 수 있다. 실내 온도가 내려가면 에어컨에 들어가는 전기값 역시 엄청나게 절감할 수 있다.
일본의 오바야시도로㈜는 구멍이 숭숭 뚫린 벽돌을 개발해 냉방에 활용하고 있다. 보도블록이나 광장.공원의 길 포장재로 사용하면 아스팔트 포장보다 한 여름 표면 길 온도를 섭씨 25도나 떨어뜨릴 수 있다는 것이다. 밑바닥에서 물을 공급하면 물이 그 구멍으로 스며 나오면서 증발, 바닥의 온도를 떨어뜨린다.
이대영 박사는 "이끼류로 옥상 녹화를 한다든가, 창문 등에 물에 젖은 통풍포를 붙여 냉방 효과를 얻는 방법 등도 연구되고 있다"며 "무공해 물질과 에너지를 이용한 냉방시스템 개발에 적극 나서야 한다"고 말했다.