다아라 매거진 _ 2018.09

기술뉴스

[Technical News]친환경 냉각소재, 구부러지면서 색깔까지 변한다

건물 표면, 웨어러블 전자소자 등에 적용 기대

[Technical News]친환경 냉각소재, 구부러지면서 색깔까지 변한다 - 다아라매거진 기술뉴스
(a) 색채 냉각 복사 소재 모식도, (b) 기존/색채 냉각 복사 소재 단면도


친환경 냉각 소재는 최근 화석 연료 고갈과 지구온난화 등의 환경 문제 속에서 그 중요성이 강조되고 있다. 그 중 수동형 냉각 복사 소재는 장적외선을 방출함으로서 외부 전원 공급 없이 주변 온도를 낮춰주고 전력 소모를 최소화해, 연구가 활발히 이루어지고 있다.

그러나 이들 대부분은 태양빛을 반사하기 위해 은색이나 흰색을 띠고 있어, 극심한 광공해를 일으킨다. 또한 유연성이 없는 딱딱한 물질로 이뤄져 평면 구조로만 제작 가능하고, 활용 범위가 다소 제한적이다.

발열제품 및 빌딩의 온도를 낮추어주는 친환경 냉각 소재에 유연함과 다채로운 색깔이 더해졌다. 송영민 교수(광주과학기술원) 연구팀이 전원 공급이 필요 없는 구부러지는 색채 냉각 소재를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

연구팀은 기존 기술의 한계를 극복하고 다양한 색채를 가진 유연한 냉각 복사 소재를 개발했다.

개발된 소재는 가시광선을 증폭해 색채를 표현하는 부분과 냉각을 위해 장적외선 복사열을 방사하는 부분으로 구성된다. 색채 부분은 은-이산화규소(SiO2)-은으로 구성돼 있고, 절연체인 이산화규소 층의 두께를 조절하면 선택적으로 색을 구현할 수 있다.

이어서 질화규소(Si3N4)와 이산화규소를 연속으로 적층함으로써 효과적으로 열을 복사해 주변을 냉각시킬 수 있게 했다. 태양 아래에서 온도변화를 관찰했을 때 개발된 냉각 소재의 표면 온도가 주변 대기보다 최대 5.6℃ 낮았다.

송영민 교수는 “이 연구의 특징은 기존 수동형 냉각 복사 구조의 한계인 광공해를 해결하고, 심미적 요인까지 고려했다는 것이다. 게다가 수백 나노미터의 얇은 두께로 이루어져있기 때문에 유연 소재로 사용될 수 있다”며, “시각 예술 등을 고려한 건물의 외벽, 차량 외장재, 조형물 등에 사용될 수 있으며, 웨어러블 소자의 냉각 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다“고 연구 의의를 설명했다.

송 교수는 “현재 제작된 샘플은 주로 포토닉 구조에 의한 가시광/장적외선 특징에 집중해 색상 표현과 냉각 특성을 주로 살펴봤지만, 추후에는 이를 이용한 좀 더 복잡한 웨어러블 전자 소자를 제작하고 이에 응용할 수 있는 수준까지 만드는 것이 목표”라고 밝혔다.

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