포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석 교수와 통합과정 김민경씨·이다솔 박사 연구팀이 고려대 신소재공학과 이헌 교수·손수민씨 연구팀과 공동연구를 통해 태양광의 모든 빛을 투과시키는 것이 아니라 선택적으로만 투과시킬 수 있는 투명 복사냉각 소재를 개발했다.
이번 소재는 가시광선 영역의 빛은 투과하고 온도를 높이는 적외선 빛을 반사하는 동시에 대기가 투명한 구간인 파장 8~13마이크로미터(㎛) 구간에서는 열을 방사한다.
복사 냉각 기술은 물체가 태양으로부터 에너지를 적게 받게 하면서 복사열을 방출시켜 온도를 낮추는 기술이다.
기존의 복사 관련 소재는 태양광의 모든 빛을 투과하는 투명 방사 소재이거나 태양광의 모든 빛을 반사하는 불투명 소재다.
소재의 투명성은 복사를 실생활에 응용할 수 있지만 투명한 시스템에서 투과한 빛은 내부에 갇혀 오히려 온도를 올리는 주요 요인이 된다.
공동연구팀은 빛의 특성을 이용해 가시광은 투과하면서, 근적외선은 반사하고, 중적외선은 방사할 수 있는 소재를 개발했다.
개발된 투명 복사 냉각 소재는 근적외선의 빛을 선택적으로 반사시켜 투명성과 복사냉각 특성을 모두 가진다.
가시광선은 투과시켜 외부를 선명하게 볼 수 있지만 실내 온도를 높이는 적외선은 반사하거나 방사할 수 있도록 한 것이다.
연구팀은 빛 흡수율이 높은 상자에 이번 소재를 붙인 것과 그렇지 않은 것을 건물 옥상에 노출시켜 온도를 비교했다.
개발 소재를 붙인 상자의 내부온도는 그렇지 않은 상자보다 14.4도가 낮았으며 소재 바깥에 페인트를 칠하더라도 10.1도가 낮은 것으로 확인됐다.
이번 연구 결과는 광학 분야 국제 과학 저널인 ‘어드밴스드 옵티컬 머터리얼즈(Advanced Optical Materials)’ 최신호 표지논문으로 선정됐다.
노준석 교수는 “이번에 개발된 복사 냉각 소재는 투명성을 유지해야 하는 건물이나 전망대의 창문 또는 놀이기구 탈 것의 창문으로 활용할 수 있다”며 “이 소재에 페인트를 발랐을 때도 냉각 효과를 유지하기 때문에 다양한 색을 연출할 수도 있다”고 말했다.
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