연일 계속되는 폭염으로 인해 전 세계의 에어컨 사용이 늘면서, 냉매가 미치는 부정적 영향에 대한 우려도 높아지는 상황이다.
이런 가운데 미국의 스타트업인 블루프런티어(Blue Frontier)가 에어컨에 색다른 기술을 사용, 고효율을 달성해 화제를 모으고 있다고 미국의 CNBC와 ESG투데이 등이 28일(현지시각) 전했다.
블루프런티어는 28일(현지시각) 자사 제품의 출시능력을 가속화하고 10억 톤의 온실가스 배출을 줄이는 목표를 지원하기 위해 시리즈 A 파이낸싱 라운드에서 2000만달러(약 259억원)를 조달했다고 발표했다.
이 라운드는 빌 게이츠(Bill Gates)가 설립한 브레이크스루에너지벤처스(Breakthrough Energy Ventures), 2150 어번 테크 서스테이너빌러티 펀드(Urban Tech Sustainability Fund)및 볼로 어스 벤처스(Volo Earth Ventures)가 주도했으며 블루 프런티어의 상용화 파트너인 모던 나이아가라(Modern Niagara)가 참여했다.
기존 에어컨과 달리 액체 건조제로 냉각과 제습 작업
NREL과 제록스 팔로 알토 연구소(Xerox PARC)의 과학자들의 분석에 따르면, 현재 에어컨은 전 세계 온실가스 배출량의 거의 4%를 차지한다고 한다. 특히 인도, 중국, 인도네시아에서 더 많은 사람들이 에어컨을 설치함에 따라 이러한 배출은 더욱 악화될 것으로 예상된다.
기존 에어컨 기술은 증기 압축 사이클을 사용하여 공기를 냉각한다. 이 시스템에서는 냉각을 위해 냉매가 사용된다. 클로로플루오로카본과 염화염화플루오로카본은 에어컨에서 가장 흔한 냉매 중 일부였지만, 그 화학물질들은 오존층을 고갈시키고 있다.
반편, 블루 프런티어 시스템은 미국 에너지부 국립 재생에너지 연구소(이하 NREL)에서 개발된 기술을 활용하여 지구온난화 잠재력(GWP)이 있는 냉매를 사용하지 않는다. 기존 냉매의 3분의 1에서 5분의 1만 사용하며, 지구온난화 가능성이 낮은 냉매를 사용할 수 있다.
다니엘 벳츠(Daniel Betts) CEO에 따르면, 이 기술은 공기 중의 탄저균을 죽이기 위해 실험하다 발견되었다고 한다. 액체 건조제를 기반으로 하는데, 액체 건조제는 물보다 증기 압력이 낮은 화학 물질이다. 습한 공기가 그 액체 건조제 위로 지나가면 물이 뽑아지면서 공기를 제습하는 원리다.
다니엘 벳츠 CEO는 ”액체 건조제는 뛰어난 방부제와 살균제다. 액체 건조제와 탄저균이 접촉하면 죽는다. 이 초기 연구는 블루 프런티어 테크놀로지의 기초를 이루는 혁신과 발견으로 이어졌다”고 CNBC에 말했다.
냉매가 일부 사용되기는 하지만, 이는 기존 에어컨처럼 냉각용이 아니라 액체 건조제의 염분 농도를 조절하는 히트 펌프를 작동하는 데 사용될 뿐이다.
에너지 저장기능 있어, 피크 수요 80%까지 줄여
한편, 블루 프런티어의 에어컨은 에너지를 저장하는 기능도 있다. 블루 프런티어가 사용하는 액체 건조제는 에어컨 기계 내부에 작은 플라스틱 탱크에 저장할 수 있으며, 가장 필요할 때 사용할 냉각 용량을 기본적으로 저장할 수 있다. 또한 이 저장기능을 통해 재생 에너지가 풍부하고 전력망 혼잡도가 낮을 때 대부분의 에너지를 소비할 수 있다. 화석연료 피크 플랜트로 가동되는 피크 수요 기간에는 전력 소비를 피한다.
블루 프런티어의 또 다른 투자자인 볼로 어스 벤처스(Volo Earth Ventures)는 "저장기능이 블루 프런티어가 매력적인 주요 이유"라며 "이 기술은 새로운 냉각 기술과 에너지 스토리지가 결합되어 있어 오후의 대규모 냉각 수요 피크를 평탄하게 할 수 있어 소비자와 전력회사의 비용을 절감할 수 있다”고 평가했다.
블루 프런티어에 따르면, 피크에 전기를 저장함으로써 피크 수요를 80%까지 줄일 수 있다. 온실가스 배출은 85% 줄일 수 있고 매년 전기 사용량을 60% 줄일 수 있다. 저장된 에너지로 에어컨을 돌릴 수 있는 시간은 6시간이나 된다.
이뿐 아니라, 블루 프런티어의 에어컨 시스템은 냉각과 액체 건조제 제습제를 결합해 전력 사용량을 최대 90%까지 절감한다. 또 덕 커브(Duck Curve)를 통해 피크 부하 관리, 습도 제어 등 재생 에너지 자원의 통합을 할 수 있다. 덕 커브란 일출과 일몰 사이에 태양광 발전이 급증하면 태양광을 제외한 발전원의 전력 수요가 낮은 상태를 유지하다 일몰 후 전력 수요가 급상승하는 현상으로, 이를 나타낸 그래프가 오리와 닮았다고 해서 덕 커브라고 부른다.
상업용 제품은 2025년에 출시될 예정, 가정용은 2026 또는 2027년
블루 프론티어를 설립하기 전, 벳츠는 실패한 경험도 있다. 벳츠는 에어컨과 에너지원인 기술을 상용화하는 것을 목표로 한 또 다른 에어컨 스타트업인 비 파워 테크(Be Power Tech)를 설립한 적이 있다. 그러나 이 스타트업은 실패했다.
벳츠는 CNBC와의 인터뷰에서 ”나는 기술 스타트업의 가장 큰 실수를 저질렀다”며 ”두 개의 완전히 새로운 기술을 서로 의존시켜 통합한 것”이라고 말했다. 따라서 리스크가 두 배, 비용이 두 배로 증가했다고 한다.
벳츠와 그의 팀은 NREL과 오크 리지(Oak Ridge) 국립 연구소에서 테스트한 프로토타입에서 증명된 기술을 가져다가 상업용 건물로 먼저 확장하고 있다.
일부 시험 유닛은 2022년에 건물에 설치될 예정이며, 상업용 유닛은 2023년에 다시 한 번 건물에 투입되고 상업용 빌딩의 첫 번째 상업용 제품은 2025년에 출시될 예정이다. 2026년 또는 2027년까지 가정용 제품이 시장에 나올 것이라고 벳츠는 CNBC에 말했다.
온도가 상승함에 따라, 에어컨의 수요와 그것이 환경에 미치는 영향도 증가한다. 국제 에너지 기구에 따르면, 오늘날 약 16억 개의 에어컨이 가동되고 있다고 한다. 2030년까지, 이 숫자는 56억으로 증가할 것이다. 향후 30년 동안 매초 10개의 새로운 에어컨 장치를 의미한다. 에어컨의 폭발적인 성장은 지속가능성 전문가들을 걱정시킨다. 에어컨은 에너지 사용량을 늘려 온실가스 배출량을 늘리지만 이산화탄소보다 수천 배나 강력한 유해냉매도 누출한다.
브레이크 스루 에너지 벤처스의 카마이클 로버츠(Carmichael Roberts)는 ESG투데이에 “냉각은 이미 전 세계 에너지 소비의 중요한 부분을 차지하고 있으며, 결국에는 난방 수요를 능가할 것으로 예상된다. 블루 프런티어의 혁신은 효율은 높지만 유연성은 향상되어 전체적인 부하를 줄이고 재생 가능 에너지를 더 잘 활용할 수 있기 때문에 중요하다”고 주장했다.