국내 연구진이 추가 에너지 사용 없이 에어컨처럼 냉각이 가능한 친환경 제로-에너지 냉각 소재 개발에 성공했다.
14일 한국화학연구원에 따르면 김용석·박찬일 박사, 중앙대 유영재 교수 등 공동연구팀은 다양한 분야의 냉각에 활용할 수 있는 친환경 수동 복사냉각 소재를 개발했다.
복사냉각은 햇빛의 95% 이상을 반사해 직사광 아래에서도 열복사에 의해 물체의 표면을 냉각시키는 기술을 말한다. 따라서 열방출을 용이하게 하는 소재 기술이 관건이다.
지금까지는 수동 복사냉각 소재는 태양광을 반사하기 위해 알루미늄, 은 등의 기판 위에 열 방출을 위한 구조체들을 사용했다.
이에따라 비싸고 충격에 약하며 공정이 복잡하고 대면적화가 어렵다는 등의 단점으로 실제 건물에 응용하기 어려웠다.
이에 공동 연구팀은 별도의 반사층 기판 없이 생분해성 고분자인 폴리락타이드(PLA) 내에 열유도 상분리 공정을 통해 계층적 기공 구조를 가지도록 설계했다.
기공 구조 제어를 통해 PLA 필름의 태양광 반사율 특성을 조절하는 것은 물론 열복사가 우수해 낮에도 복사냉각 효과가 뛰어난 신소재를 개발하는데 성공했다.
실제 이번에 개발된 신소재를 옥외에서 테스트한 결과, 개발된 복사냉각용 필름은 여름철 직사광 아래에서 주변 온도 보다 9도가량 냉각됐다.
또 상용 화이트 페인트보다 냉각 효과가 우수한 것으로 확인됐다.
특히 PLA 필름의 생분해성 평가 결과, PLA 소재 특유의 생분해성으로 시료의 크기가 점차 줄어들며 최종 분해된다는 것도 발견했다.
향후 상용 페인트를 대체할 경우 건축 폐기물 발생을 줄일 수 있어 경제적 친환경 소재로 활용될 것으로 기대된다.
이미혜 원장은 “에너지 절감 및 효율적인 열관리를 위한 핵심기술로 관련 기업에 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구 결과는 과학기술 분야 국제학술지 ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering’ 표지 논문으로 최근 게재됐다.
