2013 파퓰러사이언스 발명 대상[에너지]
더 밝고, 빠르고, 안전하며, 효율적인 미래를 열어젖힐 창의적 발명품
Story by Sarah Fecht


대형트럭 운전사들은 운전석의 냉난방을 위해 엔진을 공회전 시킨다. 이 때문에 의미 없이 소비되는 연료가 매년 수십억ℓ나 된다. 운전석 뒤쪽에 장착된 보조엔진(APU)을 이용하면 연료 소모량 절감이 가능하지만 시끄럽고 냄새도 심하다.

이런 가운데 미국 온타리오에 사는 엔지니어와 정비사 5명으로 구성된 팀이 새로운 해법을 제시했다. 트럭의 배기열, 즉 폐열을 냉난방 에너지로 재활용하는 '하이퍼 APU'가 그것이다. 차량의 배기가스에는 APU 구동에 충분한 열에너지가 내장돼 있기 때문이다.

가정용 냉장고의 3분의 1 크기인 하이퍼는 냉장고처럼 고압 액체냉매를 감압·기화시킴으로써 주변의 열을 빼앗는 흡열반응을 통해 냉방 효과를 제공한다. 다만 냉장고와는 달리 전기가 아닌 350℃의 배기열로 시스템을 운용한다.

"트럭을 1시간만 운행해도 하이퍼에는 6~10시간의 냉난방 에너지가 저장됩니다. 덕분에 하이퍼 장착 트럭은 연간 9%의 연료소비량 절감, 20%의 이산화탄소 배출 저감 효과가 나타나죠."

개발팀은 2014년 상용화를 목표로 세미트럭을 이용, 하이퍼의 성능을 실증하고 있다. 중장기적으로 버스나 승용차용 모델도 개발할 생각이다.

"미국에만 250만대의 트럭이 운용되고 있어요. 하이퍼는 엄청난 양의 연료 소비와 이산화탄소 배출을 줄일 수 있습니다."



How it Works

1 350℃의 배기가스가 1차 열교환기를 통과하며 저압 액체냉매[적색]를 가열한다.
2 2차 열교환기가 가열된 냉매의 압력을 높인다.
3 노즐을 통해 냉매를 감압, 기화시키면 냉매 온도가 영하 5℃까지 낮아진다.[청색]
4 냉각된 냉매가 단열 용기로 주입된다.
5 팬이 단열 용기에서 나온 배관에 바람을 불어 차가운 공기를 운전석에 뿜는다.
6 주변 공기의 열을 흡수해 응축·액화된 냉매가 1차 열교환기로 공급돼 앞선 과정을 되풀이 한다.



Cool Tools
창의적 발명가 5명이 말하는 나의 애장품

제임스 다이슨
산업 디자이너 (먼지봉투 없는 진공청소기 개발자)
3D 프린터
"언제든, 무엇이든 신속 정확하게 제작해 제대로 작동하는지 확인할 수 있습니다."

사울 그리피스
엔지니어 (아더랩 설립자)
CNC 밀링 머신
"실제 재료로 실물 제작이 가능하죠. 저는 아직 비절삭가공보다 절삭가공을 선호합니다."

로저 브라운
장난감·공구·주방기구 발명가
수정침
"일당십(一當十)의 공구에요. 물건을 분해해 작동원리를 살펴볼 때 특히 유용하죠."

니콜라이 베그
MIT 공학자 (의료기기 발명가)
스마트폰
"언제든 필요한 사진을 찍어놓고 참고자료로 활용할 수 있어요."

로니 존슨
핵물리학자 (슈퍼 소커 발명자)
순간접착제
"시제품 개발 시 여러 기계장치를 완벽히 접착할 때 최고랍니다."


아더랩 (otherlab.com) 엔지니어링, 에너지, 교육, 수학, 컴퓨팅, 디자인 분야를 연구개발하는 발명가 그룹.
수정침 (steel scraper) 인쇄용 평판에서 불순물을 긁어낼 때 쓰는 도구. 모양은 원형, 사각형 등 다양하며 굵기도 여러 가지다.
슈퍼 소커 (super soaker) 공기압을 이용해 물을 발사하는 물총.