송영민 GIST 교수팀, 여름철 찜통차 예방할 친환경 냉각소재 개발
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송영민 GIST 교수팀, 여름철 찜통차 예방할 친환경 냉각소재 개발
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  • 승인 2020.09.08 08:00
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직사광선 아래에서 주차된 차량에 적용된 야누스 구조의 모식도.
직사광선 아래에서 주차된 차량에 적용된 야누스 구조의 모식도.

국내 연구진이 외부의 전원 없이 밀폐된 공간의 온도를 낮춰줄 친환경 소재의 구조체를 개발했다. 여름철 밀폐된 공간에 주차된 차의 온도가 급격히 올라가는 찜통차도 사라질 전망이다.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 송영민 교수 연구팀이 밀폐된 공간의 온도를 낮춰줄 냉각 시스템(야누스 복사 냉각기)을 개발했다고 8일 밝혔다.

태양광의 90% 이상을 반사하는 은과 폴리머, 석영으로 이뤄진 두께 500㎛의 다층패널로, 아래 놓인 석영 구조체가 밀폐된 공간의 열을 흡수하면 위의 폴리머 구조체가 열을 전자기파 형태로 방출해 온도를 낮추는 원리다.

기존에 자연적 열 방출인 복사현상을 이용하는 냉각방식은 있었지만 한 쪽 단면에서만 열을 방출하기에 부착된 표면 냉각에만 그쳐 공간 내부의 열을 배출시키는 데 한계가 있었다.

연구팀은 여름철 차량 내부를 모사한 환경에서 야누스 복사 냉각기를 이용해 내부 온도를 43도에서 39도로 4도가량 낮추는 데 성공했다고 설명했다. 이는 자동차 소비전력 절감효과로 환산하면 10% 정도 줄일 수 있는 수준이다.

이번 연구는 10㎠ 면적의 야누스 냉각판을 이용했다. 면적에 비례해 방출에너지가 커지는 적외선 열복사 특성상 차량 같은 큰 체적에서도 냉각효과를 보일 것으로 연구팀은 기대하고 있다.특히 전력을 이용하지 않고도 건물이나 실외기기 등의 온도를 낮출 수 있어 친환경 시스템으로 운영할 수 있다.

각 면 역시 현재까지 보고된 최고 수준의 수동 복사 냉각 연구결과와 그 특징, 기능적 측면에서 비슷한 수준으로 웨어러블 전자소자의 냉각체, 건물 외벽이나 조형물 등에 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

송영민 교수는 “이번 연구에서는 제한된 크기로만 시료를 제작했으나 시뮬레이션을 통해 폴리머 기판의 경우도 시연이 가능함을 확인했다. 패터닝을 롤-투-롤(Roll-to-roll) 공정을 응용하면 대면적 샘플 제작이 가능할 것으로 본다”고 말했다.

이번 연구는 과기정통부와 한국연구재단의 기초연구지원사업과 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행됐으며 국제학술지 사이언스 어드밴시즈(Science Advances)에 2020년 9월4일 게재됐다.


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