구부러지는 여러 색채의 친환경 냉각소재
구부러지는 여러 색채의 친환경 냉각소재
  • 함예솔
  • 승인 2018.09.05 00:45
  • 조회수 1629
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친환경 냉각소재. 출처: 한국연구재단
색채 냉각 복사 소재 모식도. 출처: 한국연구재단

발열제품과 빌딩의 온도를 낮춰주는 친환경 냉각소재가 개발됐습니다. 광주과학기술원 송영민 교수 연구팀은 전원 공급이 필요 없고 구부러지는 색채 냉각 소재를 개발했다고 밝혔습니다.

 

친환경 냉각 소재는 최근 화석 연료 고갈과 지구 온난화 등의 환경 문제 속에서 그 중요성이 강조되고 있습니다. 그 중 수동형 냉각 복사 소재는 장적외선을 방출함으로써 외부 전원 공급 없이 주변 온도를 낮춰주고 전력 소모를 최소화해 연구가 활발히 이뤄지고 있습니다.  

 

그러나 이 재료 대부분은 태양 빛을 반사하기 위해 은색이나 흰색을 띠고 있어 극심한 광공해를 일으킵니다. 또한 유연성이 없는 딱딱한 물질로 이뤄져 평면 구조로만 제작이 가능하고 활용 범위가 다소 제한적이라는 단점이 있었습니다. 

기존/색채 냉각 복사 소재 단면도 및 전자주사현미경 이미지. 출처: 한국연구재단
기존 색채 냉각 복사 소재 단면도 및 전자주사현미경 이미지. 출처: 한국연구재단

연구팀은 이러한 기존 기술의 한계를 극복하고 다양한 색체를 가진 유연한 냉각 복사 소재를 개발했습니다. 개발 소재는 가시광선을 증폭해 색채를 표현하는 부분과 냉각을 위해 장적외선 복사열을 방사하는 부분으로 구성됩니다. 색채 부분은 은-이산화규소(SiO2)-은으로 구성돼 있고 절연체인 이산화규소 층의 두께를 조절하면 선택적으로 색을 구현할 수 있다고 합니다.

 

또한 질화규소(Si3N4)와 이산화규소를 연속으로 적층해 효과적으로 열을 복사해서 주변을 냉각시킬 수 있게 했습니다. 태양 아래에서 온도변화를 관찰했을 때 개발된 냉각 소재의 표면 온도가 주변 대기보다 최대 5.6℃ 낮았습니다.

 

스마트 워치에 부착한 유연 색채 냉각 소재의 이미지. 출처: 한국연구재단
스마트 워치에 부착한 유연 색채 냉각 소재의 이미지. 출처: 한국연구재단

송영민 교수는 "이 연구의 특징은 기존 수동형 냉각 복사 구조의 한계인 광공해를 해결하고, 심미적 요인까지 고려했다는 것"이라며 "수백 나노미터의 얇은 두께로 이뤄졌기 때문에 유연한 소재로 사용될 수 있을 것"이라고 전했습니다. 

 

이 연구는 향후 시각 예술 등을 고려한 건물의 외벽, 차량 외장재, 조형물 등에 사용될 수 있습니다. 구부러지는 특징을 살려 웨어러블 소자의 냉각 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 연구는 광학 분야 국제학술지 <첨단광학소재>에 게재됐습니다.


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