전원 공급 필요 없고 구부러져 / 웨어러블 전자소자 등에 적용

(a)가시광 및 장적외선 특성: 기존 냉각 복사 소재(위), 단순 색채 구현 소재(중간), 색채 냉각 복사 소재(아래). (b)색채 냉각 소재의 온도 변화 특성. (c)평면형태의 단순 색채 구현 소재(왼쪽), 색채 냉각 복사 소재(오른쪽)의 사진. (d)스마트 워치에 부착된 유연 색채 냉각 소재의 이미지. (e)스마트 워치의 온도 변화. 연구재단 제공

친환경 냉각 소재에 유연함과 다채로운 색깔이 더해졌다.

4일 한국연구재단에 따르면 광주과학기술원 송영민 교수 연구팀은 전원 공급이 필요 없는 구부러지는 색채 냉각 소재를 개발하는 데 성공했다. 연구 성과는 광학 분야 국제학술지 ‘첨단광학소재’에 지난달 27일 자 논문으로 게재됐다.

친환경 냉각 소재는 최근 화석 연료 고갈과 지구온난화 등의 환경 문제로 중요성이 강조되고 있다. 이 중 대중적인 수동형 냉각 복사 소재는 장적외선을 방출하기 때문에 외부 전원 공급 없이 주변 온도를 낮춰주고 전력 소모를 최소화해 연구가 진행 중이다. 그러나 이들 대부분은 태양빛을 반사하기 위해 은색이나 흰색을 띠고 있어 광공해를 일으킨다는 단점이 존재한다. 또 유연성이 없는 딱딱한 물질로 이뤄져 평면 구조로만 제작 가능하기 때문에 활용 범위가 다소 제한적이란 점도 문제점으로 지적됐다.

연구팀이 개블한 유연한 냉각 복사 소재는 가시광선을 증폭해 색채를 표현하는 부분과 냉각을 위해 장적외선 복사열을 방사하는 부분으로 구성됐다. 색채 부분은 은-이산화규소(SiO2)-은으로 구성돼 절연체인 이산화규소 층의 두께를 조절하면 선택적으로 색을 구현할 수 있다. 이어 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 5.6도 낮았다. 기존 제품과 달리 쉽게 구부러지고 색채까지 표현할 수 있어 웨어러블 기기 등 다양한 제품에 활용될 수 있다.

송 교수는 “수백 나노미터(㎚·10억 분의 1m)의 얇은 두께로 이뤄져있기 때문에 유연 소재로 사용될 수 있다. 시각 예술 등을 고려한 건물의 외벽, 차량 외장재, 조형물 등에 사용될 수 있으며 웨어러블 소자의 냉각 소재로 사용될 수 있다“고 말했다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com

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