송영민 GIST 교수 "웨어러블 전자소자 적용 기대"

(a)색채 냉각 복사 소재 모식도, (b)기존·색채 냉각 복사 소재 단면도와 전자 주사 현미경 이미지.<사진=한국연구재단 제공>
(a)색채 냉각 복사 소재 모식도, (b)기존·색채 냉각 복사 소재 단면도와 전자 주사 현미경 이미지.<사진=한국연구재단 제공>
국내 연구팀이 유연하면서 다양한 색채의 '친환경 냉각소재'를 개발했다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 송영민 GIST 교수 연구팀이 전원 공급이 필요 없을 뿐만 아니라 유연하면서 다양한 색채의 냉각소재를 개발했다고 4일 밝혔다.

친환경 냉각소재는 최근 화석 연료 고갈과 지구온난화 등의 환경 문제 속에서 중요성이 강조되고 있다. 그중 수동형 냉각 복사 소재는 장적외선을 방출함으로써 외부 전원공급 없이 주변 온도를 낮추고 전력 소모를 최소화한다.

하지만 이들 대부분은 태양 빛을 반사하기 위해 은색이나 흰색을 띠고 있어 극심한 광공해를 일으킨다. 이뿐만 아니라 유연성이 없는 딱딱한 물질로 이뤄져 평면 구조로만 제작 가능해 활용 범위가 다소 제한적이다.

연구팀은 이러한 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)-은'으로 구성돼 있다. 절연체인 이산화규소층의 두께를 조절하면 선택적으로 색을 구현할 수 있다.

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

송영민 교수는 "이번 연구의 특징은 기존 수동형 냉각 복사 구조의 한계인 광공해를 해결하고 심미적 요인까지 고려했다. 게다가 수백 나노미터의 얇은 두께로 이뤄져 있기 때문에 유연 소재로 사용될 수 있다"라며 "시각 예술 등을 고려한 건물의 외벽, 차량 외장재, 조형물 등에 사용될 수 있다. 웨어러블 소자의 냉각 소재로 사용될 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 '첨단광학소재(Advanced Optical Materials)'에 지난달 27일 논문으로 게재됐다.

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