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글쓴이 : 해준송효
날짜 : 25-06-27
조회 : 26
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기후변화와 폭염이 심화되는 가운데, 전기 없이도 건물의 온도를 최대 9도까지 낮출 수 있는 새로운 친환경 소재가 개발됐다.
중국 정저우대와 호주 남호주대 공동 연구진은 햇빛을 거의 완전히 반사하고 내부 열을 우주로 방출하는 ‘생분해성 냉각필름’을 개발했다고 24일 밝혔다. 연구는 국제 학술지 ‘셀 리포트 물리과학(Cell Reports Physical Science)’에 게재됐다.
◇티베트의 냉방 에너지 20% 감소 가능
연이자계산법 연구진이 이번에 개발한 냉각필름은 전기를 전혀 사용하지 않으면서도 낮에는 평균 섭씨 4.9도, 밤에는 5.1도까지 온도를 낮출 수 있다. 건물 외벽이나 지붕에 붙이면 돼 지구 온난화와 도시 열섬 현상에 대응할 수 있는 기술이라고 연구진은 설명했다. 시뮬레이션(모의 실험) 결과 이 필름은 중국 티베트 자치구의 라싸처럼 여름에 무더운 도시에서 건물의 냉방 복리이자 에너지를 연간 최대 20.3%까지 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
냉각필름의 핵심은 폴리젖산(PLA)이라는 식물성 플라스틱이다. 옥수수 전분과 같은 천연 소재로 만들어 시간이 지나면 자연 분해된다. 연구진은 빛을 98.7% 반사하는 특수 구조를 적용해 강한 햇빛 아래에서도 효과적으로 열을 차단하도록 설계했다.
지금까지 우체국 정기예금 금리 나온 유사 기술은 대부분 석유 기반 플라스틱이나 세라믹 소재를 사용해 환경 문제를 유발하거나 내구성이 부족하다는 평가를 받았다. 이번 생분해 필름은 자외선과 산성 조건에서도 견디며 냉각 기능을 유지한다고 연구진은 밝혔다. 실제 시험에서도 강한 자외선에 8개월, 산성 조건에 120시간 노출된 후에도 6.5도 이상 온도를 낮추는 성능을 보였다.
여신금융협회등록번호 연구진은 이 필름이 단순한 실험실 성과에 그치지 않고, 실제 건물 외벽이나 지붕, 전자기기, 농업용 온실 등 다양한 곳에 쉽게 적용될 수 있도록 설계했다고 밝혔다. 현재 대량 생산 가능성도 검토 중이며, 향후 의료용 냉각 패치 같은 분야로도 확대될 전망이다.
이번 연구를 주도한 호우 양저(Yangzhe Hou) 남호주대 박사과정생은 “ 고려상호저축은행 에어컨에 의존하지 않고도 쾌적한 환경을 만드는 지속가능한 방법”이라며 “탄소 배출을 줄이면서도 도시 열섬 현상에 대응할 수 있는 대안”이라고 설명했다.
파란색 날개로 유명한 모포 나비의 날개를 50배, 1000배, 5000배로 확대한 현미경 사진. 날개 비늘에 파란색만 반사하는 광결정 구조가 있어 우리 눈에 파랗게 보인다. 과학자들은 나비의 광결정 구조를 모방해 햇빛을 반사해 온도를 내리는 냉방 필름을 개발했다./sphotos-b.xx.fbcdn.net
◇나비 날개와 AI 유리가 바꾸는 온도 절감 기술
구오 핑 왕(Guo Ping Wang) 중국 선전대 교수 연구진은 2023년 모포(Morpho) 나비의 구조에서 영감을 받아 자동차 내부 온도를 낮출 수 있는 고효율 냉방 필름을 개발했다고 국제 학술지 ‘옵티카’에 발표했다.
모포 나비는 색소 없이 날개 비늘의 미세한 광결정 구조로 특정 파장을 반사해 파란색을 띤다. 연구진은 이를 모방해 세 층으로 구성된 필름을 제작했다. 맨 위 보호층 아래에는 나비 날개와 유사한 반투명 구조를, 그 아래에는 빛을 반사하는 은(銀) 거울층을 배치했다.
다양한 색상의 필름을 만들어 실험 결과, 필름은 햇빛 아래에서도 공기 온도보다 2도 낮게 유지됐고, 은거울 층을 늘리면 최대 10도까지 온도를 낮출 수 있었다. 실제 차량 실험에서는 일반 파란색 페인트를 칠한 필름을 붙인 차량의 온도는 75도까지 올랐지만, 나비 모방 필름 차량은 42도에 머물렀다. 이 기술은 전기차 냉방 에너지 절감과 주행거리 증가에 기여할 수 있다.
이응규 경희대 교수와 텡페이 루오(Tengfei Luo) 미국 노트르담대 교수 연구진은 인공지능(AI)을 활용해 빛은 통과시키고 열은 차단하는 ‘투명 유리창’을 개발했다. 연구진은 유리 기판에 이산화규소, 질화규소, 산화알루미늄을 쌓고 실리콘 오일 필름을 덧대 가시광선은 90% 통과시키면서 적외선·자외선을 80% 반사하도록 설계했다. AI는 재료 조합의 최적 형태를 찾는 데 사용됐다.
해당 소재를 건물 유리창에 적용하자 내부 온도가 6.5도 낮아지고, 냉방 에너지 소비를 최대 31% 절감할 수 있었다. 연구진은 “냉방 유리창은 승용차나 트럭에도 적용할 수 있고, 사용한 재료는 이미 대면적으로 저렴하게 생산할 수 있어 상용화가 가능하다”고 설명했다.
참고 자료
Cell Reports Physical Science(2025), DOI: http://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102664
Optica(2023), DOI: http://doi.org/10.1364/OPTICA.487561
ACS Energy Letters(2022), DOI:http://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01969
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