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이번 연구는 산업통상자원부 주관 핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 응용화학 분야 저명 국제학술지(Journal of Energy Chemistry) 9월 표지 논문으로 선정됐다.
이번 연구 성과는 수동복사냉각 기술을 토대로 이뤄졌다. 이는 물제가 자발적으로 전자기복사를 방충하를 원리를 활용, 열은 방출하고 빛은 반사하는 방식으로 전원 공급 없이 표면 온도를 낮추는 기술이다. 추가 에너지 공급 없이도 에너지 절감 효과가 가능해 학계가 주목하는 기술로도 알려져있다.
문제는 냉각이 필요한 낮이나 태양광 노출이 많은 여름철에는 태양의 복사에너지가 물체의 열복사를 상쇄하는 탓에 에너지 절감효과를 내기 어렵다는 점이다. 그간의 연구에선 무기물·광결정·고분자 등을 이용한 소재가 개발됐지만 복잡한 구조, 낮은 유연성, 성능 저하의 한계를 보였다.
공동 연구팀은 온도에 따라 색이 변하는 열 변색 안료와 중공입자를 활용, 필름을 만들어 이런 문제점을 해결했다. 온도가 낮을 때는 태양열을 흡수하고 중적외선 방출을 억제하는 반면 온도가 높을 땐 복사 냉각을 일으켜 주변보다 온도를 낮추는 새로운 필름 소재를 개발한 것. 외부 기호조건에 따라 효율적 공학 특성을 갖도록 구조를 제어한 결과 여름철에도 충분한 냉각 효과가 가능하다는 점을 확인했다.
연구팀이 개발한 필름은 높은 온도를 낮추는 데 더해 추운 날씨에도 효과를 보였다. 필름과 주변 환경의 온도 차를 이용해 전기를 생산하는 열전 발전기와 함께 사용 시 에너지 관리 효율이 크게 개선될 것으로 기대를 모은다. 유영재 교수는 “이번에 새롭게 개발한 필름은 복사 냉각과 에너지 하베스팅에 유망한 기술”이라며 “건물이나 수송기기의 에너지 관리 방식을 혁신할 수 있을 것“이라고 기대했다.
