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사진=한국재료연구원

한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)은 나노재료연구본부 김종우 박사팀과 재료공정연구본부 신다슬 박사팀이 국내 최초로 소재-부품-모듈 전주기 자기냉각 기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다. 이번 성과는 냉매 가스 없이도 실내 냉각이 가능한 친환경 기술로, 기후위기 대응을 위한 차세대 냉각 솔루션의 가능성을 열었다.

자기냉각 기술은 자기장을 가했을 때 자성 물질의 전자 상태가 바뀌면서 열을 흡수하거나 방출하는 원리를 이용한다. 기존 냉각 장비에 쓰이는 수소불화탄소(HFC) 등 냉매는 이산화탄소보다 최대 1만 배 강한 온실효과를 일으키지만, 자기냉각은 이런 환경 부담이 없다.

연구팀은 란타넘계와 망간계 합금을 활용해 대면적 판재와 세선 와이어를 제작하고, 미세조직을 정밀 제어해 냉각 효율과 신뢰성을 높였다. 특히 비희토류 소재를 적용해 제조 단가를 낮추면서도 세계 최고 수준의 성능을 구현했다. 국내 최초로 자기냉각 소재·부품의 단열온도 변화를 직접 측정할 수 있는 장비도 개발해, 공정별 특성을 정량적으로 검증할 수 있게 됐다.

사진=한국재료연구원

국제사회는 2030년 이후 주요 냉매 가스의 생산과 사용을 전면 금지할 예정이다. 이에 따라 독일 등 선진국은 기존 냉각 성능을 넘어서는 자기냉각 시스템을 발표하고 있으며, 글로벌 시장 확대가 예상된다.

김종우 책임연구원은 “이번 기술은 기존 냉매 기반 냉각기의 한계를 넘어 친환경적이고 안정적인 냉각 솔루션을 제공할 것”이라고 밝혔다. 신다슬 선임연구원은 “기술 고도화를 통해 국내 산업 생태계 조성과 글로벌 시장 진출에도 기여하겠다”고 말했다.

이번 연구는 한국재료연구원 기본사업과 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 국제 학술지 Rare Metals에 게재됐다. 연구팀은 국내 특허를 등록하고 미국 특허도 출원한 상태다.