연구성과

화공 이효민 교수팀, ‘오염 제로’ 열교환기로 에어컨 청소 걱정 던다

2022-08-31 143

[POSTECH·삼성전자 종합기술원 공동연구팀, 실리카 나노입자 덧씌워 열교환기의 윤활액 코팅의 지속성 대폭 향상]

여러 해 동안 유난히 더운 여름이 이어지면서 이제 에어컨은 필수품으로 자리를 잡았다. 에어컨을 사용할 때는 주기적인 청소가 필요한데, 이는 공기에 포함된 먼지나 미생물에 의해 열교환기의 표면이 쉽게 오염되기 때문이다. 오염되면 열이 잘 전달되지 않아 에너지 소비량이 늘어나는 데다가 오염된 공기가 순환하며 심혈관 또는 폐 질환을 일으킬 수도 있다.

화학공학과 이효민 교수·통합과정 류민 씨 연구팀은 삼성전자 종합기술원 강진규·최형우 박사와의 공동연구를 통해 쉽게 ‘오염되지 않는’ 열교환기를 개발했다. 열교환기에 적용된 윤활액 코팅의 지속성을 크게 높인 이 연구성과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 최근 게재됐다.

일반적으로는 열교환기의 표면을 젖지 않게 해 오염물이 달라붙지 않도록 하는 다양한 방법들이 사용된다. 이 중에서도 최근 각광받고 있는 윤활액 코팅의 경우, 윤활액의 지속성이 떨어질 뿐만 아니라 기저 기판의 산성비에 의한 부식을 효과적으로 보호하기 어렵다는문제가 있었다.

연구팀은 윤활액에 실리카(Silica) 나노입자층을 덧씌워 이러한 한계를 극복했다. 그 결과, 나노입자층이 윤활액을 붙잡으며 지속성이 크게 향상되어 열교환 성능의 윤활액 손실로 인한 성능 저하 문제를 해결하였다.

이 열교환기는 실리카 나노입자층과 윤활액으로 인해 외부 충격에도 안정적으로 구동했다. 또한, 먼지나 기름에 의해 쉽게 더러워지지 않았을 뿐만 아니라, 항균성과 내산성 역시 뛰어났다.

에어컨, 냉장고, 의류건조기 등에 사용되는 열교환기의 에너지 소모와 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있는 이 연구성과는 가전제품을 비롯한 산업 분야에서 폭넓게 활용될 수 있다.


이효민 교수는 “이 기술은 학문적 가치가 높을 뿐만 아니라 열교환기 전반에 적용할 수 있어 상업적으로도 활용 가치가 높다”고 했으며, 류민 씨는 “이번 연구에서 윤활액이 담긴 열교환기 표면의 장기 지속성 문제에 대한 새로운 해결책을 제시했다”고 말했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 우수신진연구사업·전략형국제공동연구사업· 기초연구실사업, 삼성전자 산학협력과제의 지원을 받아 이뤄졌다.