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에너지·물 필요없는 친환경 냉각소재 개발
등록일 : 2017-02-11 22:00 | 최종 승인 : 2017-02-11 22:00
정세진

[리서치페이퍼=정세진 기자]

에너지와 물이 없이도 직사광선 아래에서 물체의 온도를 낮출 수 있는 특수한 재료가 발견됐다.

미국 콜로라도 볼더 대학 조교수인 윈 시아오보 박사팀은 자연에서 발견할 수 없는 이 같은 특성을 지닌 얇고 가벼우며, 가격이 저렴한 메타 머티리얼 필름을 최근 개발했다.

이 새로운 소재는 태양 에너지를 공기 중으로 효율적으로 반사시키는 동시에 적외선 열 방사 형태로 자체 내에서 열을 방출할 수 있다.

연구팀은 메타 머티리얼 필름이 대량의 물과 전기를 필요로 하는 열 발전소에 보다 친환경적인 냉각 보완 수단을 제공할 수 있을 것으로 보고 있다.

이 소재는 유리와 폴리머가 혼합돼 있으며 알루미늄 호일보다 약간 두꺼운 50마이크로미터의 두께를 갖고 있다.

얇고 가볍기 때문에 주거용 및 상업용 분야에서 잠재적으로 실용적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

윈 시야오보 교수는 "이 저비용 제조 공정이 복사 냉각 기술에 실제 적용되려면 어느 정도 변형이 필요할 것으로 예상된다."고 밝혔다.

이 재료는 에너지를 소모하지 않고 물체가 자연적으로 적외선 방사 형태로 열을 방출하는 수동 방사 냉각 기능을 갖고 있다.

열 방사선은 자연스러운 야간 냉각을 제공하며 일부 지역에서는 주거용 냉각에 사용되지만 낮 시간 동안의 냉각은 시간이 지날수록 점점 어려워져 왔다.

햇빛에 노출된 구조물의 경우 소량의 직접 흡수된 태양 에너지로도 수동 방사선을 무력화시킬 수 있다.

연구팀은 가시광선을 산란시키면서 적외선을 방사할 수 있는 유리 소립자를 고분자 필름에 탑재했다. 또한 최대 분광 반사율을 얻기 위해 얇은 은 코팅이 추가됐다.

볼더 대학의 양 롱귀 교수는 "유리-폴리머 메타 물질의 형성과 은 코팅은 롤-투-롤 공정으로 대량 생산된다"고 밝혔다.

또한 와이오밍 대학의 탠 강 부교수는 "옥상에 이 소재를 단 10~20㎡만 이용해도 한여름 더위를 충분히 이길 수 있을 것"이라고 언급했다.

건물과 발전소의 냉각에 유용할 뿐 아니라 이 소재는 태양열 패널의 효율과 수명을 향상시키는 데에도 도움이 될 수 있다.

기존의 태양광 패널은 직사광선에 노출되면 온도에 과열돼 태양 광선을 전기로 변환하는 능력을 떨어뜨린다.

윈 교수는 "이 소재를 태양 전지 패널의 표면에 이용하는 것만으로 패널을 냉각시키고 태양 에너지 효율을 1~2% 추가로 회복시킬 수 있다"고 덧붙였다.

[리서치페이퍼=정세진 기자]
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