햇빛 95% 반사·냉각하는 수동 복사 냉각 효율화
연간 최대 8.6% 전력소비 감축·자연 생분해 기대
도료화 과제 5월 착수해 2025년 페인트 상용화
[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 태양광으로 달궈진 건물의 표면 온도를 필름만으로 9℃나 낮출 수 있는 기술이 개발됐다. 에너지를 쓰지 않고도 냉각이 가능할 뿐더러 탄소 저감에도 상당한 효과를 가져다 줄 것으로 기대된다.
한국화학연구원은 김용석·박찬일 박사·박초연 학생연구원, 중앙대학교 유영재 교수, 캘리포니아대학교 어바인(UCI) 이재호 교수 공동 연구팀이 다양한 분야의 냉각에 활용할 수 있는 친환경 수동 복사냉각 소재를 개발했다고 14일 밝혔다.
수동 복사냉각은 햇빛의 95% 이상을 반사해 직사광 아래에서도 열복사에 의해 물체의 표면을 냉각시키는 기술이다.
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| ACS Sustainable Chemistry & Engineering 5월호 표지 [자료=한국화학연구원] 2022.07.14 biggerthanseoul@newspim.com |
기존까지 연구된 수동 복사냉각 소재는 태양광을 반사하기 위해 알루미늄(Al) 혹은 은(Ag) 기판 위에 열 방출을 위한 구조체들을 도입하는 방식으로 개발됐다. 이런 경우에는 가격이 비싸고 충격에 약하며 공정이 복잡하고 대면적화가 어려운 것으로 알려진다. 실제 건물에 응용하기도 어렵고 분해와 재활용이 불가능해 사용 후에 환경 문제를 일으킬 수 있다.
이번에 개발한 신소재를 옥외에서 테스트한 결과, 개발된 복사냉각용 필름은 여름철 직사광 아래에서 주변 온도보다 9℃ 가량 냉각됐다. 5℃ 가량 냉각 효과가 있는 상용 화이트 페인트보다 냉각 효과가 우수한 것으로 확인된 것이다.
미국 캘리포니아 어바인 대학에서 실시한 시뮬레이션 결과에 따르면, 서울 기준 약 100㎡의 면적을 가진 건물에 이 기술을 적용 시 연간 최대 8.6%의 전력소비를 줄일 수 있는 것으로 분석됐다.
이번 연구에서 개발된 PLA 필름의 생분해성 평가 결과, PLA 소재 특유의 생분해성으로 시료의 크기가 점차 줄어든 것으로 나타났다. 12일 차에는 최종적으로 분해됐다.
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| 옥외 직사광 아래에서 복사냉각 효과를 확인하기 위한 실험 장치 및 상업용 페인트(화이트, 블랙)가 코팅된 시료와 표면 온도 비교 [자료=한국화학연구원] 2022.07.14 biggerthanseoul@newspim.com |
김용석 화학소재연구본부 고기능고분자연구센터장은 "현재 가로세로 10센티미터 정도 크기의 흰색 필름 방식으로 개발됐다"며 "지난해 관련 특허를 출원해놓은 상태이며 지난 5월부터는 같은 효과를 낼 수 있는 도료 개발에 착수해 2024년 12월 과제가 완료돼 2025년에는 페인트로 상용화가 가능할 것"이라고 말했다.
김 센터장은 "해외 실험을 진행한 결과, 태양광이 강한 아랍에미리트의 두바이, 미국 애리조나주 피닉스 등에서 에너지 절감 효과와 생분해 효과가 큰 것으로 나타났다"며 "향후 기존 페인트를 대체할 경우에는 세계적으로 에너지 절감 효과가 상당할 것"이라고 덧붙였다.
이번 연구결과는 국제학술지 ACS Sustainable Chemistry & Engineering 5월호에 '생분해성 고분자 기반의 적외선 방사체를 이용한 친환경 제로 에너지 냉각 응용'이라는 제목으로 게재됐다.
biggerthanseoul@newspim.com
