펄펄 끓는 지구 시원하게 해줄 복사 냉각 페인트 모델링

[서해원당]

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펄펄 끓는 지구 시원하게 해줄 복사 냉각 페인트 모델링

                                                                                                                           <KISTI의 과학향기> 제3894호   2023년 09월 25일

포항공대 기계공학과 · 화학공학과 노준석 교수와 고려대 신소재공학과 이헌 교수 공동연구팀이 펄펄 끓는 지구의 온도를 낮출 복사 냉각 페인트의 최적 설계 조건을 도출했다.

안토니우 구테흐스 유엔(UN) 사무총장은 최근 “지구 온난화(global warming)의 시대가 끝나고 지구가 끓는(global boiling) 시대가 왔다”고 경고했다. 세계기상기구(WMO)도 올해 8월 지구의 온도는 근대 장비로 관측된 이래 가장 높았다고 발표한 바 있다.

이에 복사 냉각 소재가 전력 소비를 최소화하면서 지구의 온도를 낮출 대안으로 주목받고 있다. 여기서 복사 냉각이란 태양광선으로 인해 온도가 올라갔던 지표면이 밤 사이 열 에너지를 적외선 형태로 방출해 온도가 떨어지는 현상을 말한다. 겨울철, 구름이 없고 공기가 맑을수록 더 추운 것도 복사 냉각 때문이다.  복사 냉각 원리를 적용한 소재들이 실제로 사용화되려면 모델링하여 최적의 설계 조건을 찾아야 한다.

연구팀은 2차원 시뮬레이션을 이용해 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3) 입자로 구성된 복사 냉각 페인트를 모델링했다. 이어 페인트의 입자 크기와 분포, 코팅 두께 등 여러 변수가 페인트의 냉각 성능과 광학적 특성에 어떤 영향을 미치는지도 분석했다. 연구팀은 시뮬레이션 결과를 바탕으로 연구팀은 최적의 냉각 성능을 내는 복사 냉각 페인트를 제작했다. 그 결과 페인트의 두께를 약 250 마이크로미터(μm)로 제작했을 때 높은 태양광 반사율을 보였으며, 주위의 온도보다 최대 9.1도를 낮췄다.

연구를 이끈 노준석 교수는 “복사 냉각 페인트는 저렴하고 공정이 간단해 건물 외벽이나 비행기, 자동차 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다”며, “이번 연구가 청정에너지로 주목받고 있는 복사 냉각 연구와 기술 사업화에 도움이 되길 바란다”고 전했다.

해당 연구 결과는 광학 분야 국제 학술지인 ‘ACS 포토닉스(ACS Photonics)’ 학술지에 게재됐다.