고체 냉각 기술, 소재 성능과 장치 효율 사이 간극…상용화 전 내구성 과제

독일 카를스루에공과대(KIT) 등이 참여한 연구진이 30일 학술지 '네이처 에너지'에 고체 냉각 장치 연구를 검토한 논문을 발표했다. 연구진은 냉각 소재 자체의 큰 온도 변화와 완성 장치의 효율 사이에 여전히 간극이 있다고 평가했다.

고체 냉각은 재료에 자기장이나 전기장, 압력 또는 인장력을 가했다가 풀 때 나타나는 온도 변화를 이용한다. 기존 냉매의 사용을 줄이거나 대체할 가능성이 있지만, 열을 실제로 옮기는 장치 전체의 전력 소모까지 낮췄다는 뜻은 아니다.

소재의 온도 변화와 냉방 성능은 다르다

이번 논문은 새 제품의 성능 시험이 아니라 자기·탄성·전기·압력 열량 효과를 쓰는 냉각 장치들의 성능과 비용, 수명을 비교한 종설이다. KIT는 자기장 방식의 일부 시제품이 3kW를 넘는 냉각능력을, 기계식 방식의 일부 시제품이 1kW를 넘는 냉각능력을 냈다고 소개했다. 서로 다른 시험 조건의 최대치를 같은 장치의 종합 성능처럼 비교해서는 안 된다.

방열 과정의 열 손실과 소재 피로, 구동에 쓴 일을 되돌려 받지 못하는 문제가 장치 효율을 낮춘다. 연구진은 장기간 반복 작동과 열교환 설계, 표준화된 장치 단위 시험이 실제 적용을 가를 것으로 봤다.

독립 실험도 구동 손실에 주목

슬로베니아 연구진이 지난 5월 '네이처 커뮤니케이션스'에 발표한 별도 실험은 탄성 냉각 소재를 움직이는 구동부에 초점을 맞췄다. 실험용 구동 장치에서 기계적 일 회수율은 약 70%였다. 전기 모터까지 포함한 냉각 장치 전체의 효율이나 실제 냉방 비용을 측정한 수치는 아니다.

KIT 연구진도 고체 냉각이 당장 모든 압축식 냉방을 대체하지는 못한다고 밝혔다. 상용 냉동기보다 친환경적이라는 판단에는 냉매뿐 아니라 실제 운전 전력, 부품 수명과 제조 비용을 함께 따져야 한다.

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크

자료

Wang 등, Nature Energy, 2026년 10월 30일: https://www.nature.com/articles/s41560-026-02143-1

KIT 보도자료, 2026년 10월 30일: https://www.kit.edu/kit/english/pi_2026_089_climate-friendly-cooling.php

Žerovnik 등, Nature Communications, 2026년 5월 15일: https://www.nature.com/articles/s41467-026-73314-7