최근 직접접촉 방식의 열에너지 저장 기술을 활용해, 화석연료 소비 없이 냉장이 가능한 이동식 냉각시스템이 개발돼 주목을 받고 있다.

한국식품연구원(원장 백현동, 이하 식품연)에 따르면 이번에 개발된 장치는 냉장운송차량에서 디젤 등 화석연료를 사용하지 않고도 안정적으로 냉장 상태를 유지할 수 있어, 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 것이 특징이다.

또한 전기 냉장운송차량에서도 별도의 배터리 소모 없이 냉장이 가능해, 냉장 기능으로 인한 주행거리 감소 문제를 해결하고 전기 냉장차 보급 확대에도 기여할 것으로 기대된다.

        < 개발 기술 개념도 >                                                                 < 차량 내부 개념도 >

현재 화석연료(디젤 또는 LPG)로 구동되는 냉장탑차는 냉각장치 운영을 위해 상당한 연료를 소비하고 있다. 일부 연구에 따르면 전체 연료 소비량의 약 15~25%가 냉각장치에 사용되는 것으로 보고되고 있다.

이에 따라 배출가스 저감을 위한 규제도 강화되고 있으며, 미국 캘리포니아 대기자원위원회는 2030년까지 디젤 기반 냉각장치를 비화석연료 방식으로 전환하도록 규정하고 있다.

식품연이 개발한 기술은 얼음을 냉각 에너지원으로 활용하는 직접접촉식 냉각 방식으로, 얼음과 공기가 직접 접촉하며 열을 교환하는 구조다. 이 기술은 에너지 분야 상위권 국제 학술지 Applied Energy에 게재된 연구 성과를 바탕으로, 실제 운송 환경에 적용 가능한 이동형 장치로 구현됐다.

냉각(열)에너지는 전기에너지와 달리 다양한 물질에 저장이 가능하며, 특히 물/얼음은 높은 융해열을 갖는 효율적인 냉각 에너지원이다. 다만 물은 열전도도가 낮아 열교환 효율이 제한되는 한계가 있다.

식품연은 이러한 한계를 극복하기 위해 에너지 저장과 방출 과정을 분리하고, 방출 단계에만 직접접촉 방식을 적용하는 기술을 개발했다. 이를 통해 저장물질과 공기가 직접 접촉해 열을 교환할 수 있어, 별도의 열교환기 없이도 높은 열전달 성능과 안정성을 동시에 확보했다.

이 장치는 8시간 이상 안정적인 냉장 유지가 가능하며, 얼음도 5분 이내에 공급할 수 있다. 또한 적은 양의 저장물질로도 높은 냉각 성능을 구현해 차량 내부를 효율적으로 냉각할 수 있다. 주행 중은 물론 시동이 꺼진 상태에서도 냉장 기능을 유지하며, 차량에 쉽게 설치 및 탈거가 가능한 이동식 구조로 활용성이 높다.

화석연료 사용 저감과 탄소중립에 대한 사회적 요구가 높아지는 상황에서, 이번 기술 개발은 식품 저온유통 분야의 친환경 전환을 가속화하는 역할을 할 것으로 기대된다.

식품연 안재환 안전유통연구단장은 “ 이번 장치 개발은 국내외 식품의 친환경 냉장운송 실현에 기여할 것이다” 며, “ 앞으로도 식품산업의 탄소중립 달성과 안전한 식품 유통을 위해 지속적인 연구와 기술 개발에 힘쓰겠다”고 밝혔다.

(농업환경뉴스 = 김선옥 기자)