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에너지 투입 없이 에어컨처럼 냉각효과 낸다

이준기 기자   bongchu@
입력 2022-07-14 15:58

화학연, '수동 복사냉각 소재' 개발
생분해성 고분자 적용...복사냉각 효과 탁월


에너지 투입 없이 에어컨처럼 냉각효과 낸다
한국화학연구원은 추가 에너지 사용 없이 에어컨처럼 냉각이 가능한 '친환경 제로-에너지 냉각소재'를 개발했다.

화학연 제공

국내 연구진이 추가 에너지 사용 없이 에어컨처럼 냉각 효과가 뛰어난 신소재를 개발했다. 여름철 냉각이 필수적인 건물이나 자동차, 태양전지 등에 적용하면 에너지 사용 없이 효율적인 열관리를 도모할 수 있을 전망이다.


한국화학연구원은 김용석·박찬일 박사, 박초연 학생연구원, 유영재 중앙대 교수, 이재호 미국 캘리포니아 어바인 교수가 공동으로 다양한 분야에서 냉각에 활용할 수 있는 '수동 복사냉각 소재'를 개발했다고 14일 밝혔다.
복사냉각은 햇빛의 95% 이상을 반사해 직사광 아래에서 열복사에 의해 물체 표면을 냉각시키는 기술을 뜻한다. 수동 복사냉각 기술은 낮에도 복사냉각을 유지하기 위해 태양 빛을 95% 이상 반사하면서 열방출을 용이하게 하는 소재 기술이 관건이었다.

기존에는 태양광을 반사하기 위해 알루미늄 또는 은 기판 위에 열 방출을 위한 구조체를 도입했는데, 비싸고 충격에 약하며 공정이 복잡해 대면적화도 어려웠다.

연구팀은 별도의 반사층 기판 없이 생분해성 고분자인 '폴리락타이드(PLA)' 내에 열유도 상분리 공정을 통해 마이크로미터 크기의 기공 안에 나노 크기의 기공이 계층적으로 형성된 구조를 지닌 소재를 개발했다. 이 소재는 기공 구조 제어를 통해 PLA 필름의 태양광 반사율을 조절할 수 있고, 열복사가 우수해 낮에도 복사냉각 효과가 뛰어나다.



연구팀은 신소재를 열음철 직사광 아래에서 테스트한 결과, 주변 온도보다 9도 가량 낮았고, 서울 기준 약 100㎡의 연면적을 가진 건물에 적용한 시뮬레이션 실험에서 연간 최대 8.6%의 전력소비를 줄일 수 있었다고 설명했다.
아울러, 소재에 쓰인 PLA는 시간이 지나면서 최종적으로 분해돼 폐기물이 발생하지 않아 향후 상용 페인트를 대체할 경우 건축 폐기물 발생을 줄일 수 있다.

김용석 화학연 박사는 "앞으로 소재 및 에너지 소자 분야 관련 기업과 협업해 에너지 절감과 효율적인 열관리를 위한 핵심기술을 선점하기 위한 후속 연구를 지속하겠다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '지속가능한 화학과 공학(5월호)' 표지 논문에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr

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