이제 수동 복사 냉각을 전기적으로 제어할 수 있습니다.

[아름이]

이제 수동 복사 냉각을 전기적으로 제어할 수 있습니다.
날짜:
2023년 2월 1일
원천:
린셰핑 대학교
요약:
건물과 차량을 냉각하는 에너지 효율적인 방법은 변화하는 기후에서 요구될 것입니다. 연구원들은 이제 수동 복사 냉각의 전기적 조정을 사용하여 주변 온도와 기압에서 재료의 온도를 제어할 수 있음을 보여주었습니다.

건물과 차량을 냉각하는 에너지 효율적인 방법은 변화하는 기후에서 요구될 것입니다. Linköping 대학의 연구원들은 이제 수동 복사 냉각의 전기적 조정을 사용하여 주변 온도와 기압에서 재료의 온도를 제어할 수 있음을 보여주었습니다.

"예를 들어 건물을 식히기 위해 오늘날 전통적인 에어컨은 주로 사용되며 많은 양의 에너지가 필요하고 환경에 유해한 냉매를 사용합니다. 수동 복사 냉각의 도움으로 외부 공간의 냉기는 일반 AC를 보완하고 감소시키는 데 사용될 수 있습니다. 에너지 소비"라고 Linköping 대학의 유기 포토닉스 및 나노광학 그룹 교수이자 리더인 Magnus Jonsson은 말합니다.

수동 복사 냉각은 열 에너지가 적외선 복사의 형태로 물체를 떠날 수 있다는 것을 활용합니다. 나무, 건물, 물, 심지어 인간까지 모든 물체는 적외선으로 열을 방출합니다.

다른 유형의 재료는 다른 양의 적외선 열을 방출합니다. 이것은 적외선을 흡수하는 재료의 능력에 따라 달라집니다. 적외선 열을 더 잘 흡수할수록 재료가 열을 더 잘 방출합니다. 예를 들어 일반 흰색 필기 용지는 적외선 열을 잘 흡수하여 결과적으로 방출합니다. 대조적으로 금속은 대부분의 열이 반사되기 때문에 다소 나쁩니다.

적외선 파장 범위의 빛을 투과시키는 대기의 능력으로 인해 온도가 섭씨 -270도 정도인 우주 공간의 추위는 지구상의 물체에서 열을 제거하는 데 사용될 수 있습니다. 온도 차이로 인해 순 수송이 발생할 수 있습니다. 따라서 물체는 수동 복사 냉각의 도움으로 주변 온도보다 낮은 온도를 얻을 수 있습니다.

이 효과는 따뜻한 기후에서 얼음을 만드는 것과 같이 오래 전부터 역사에 사용되었습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 재료 과학 연구에서는 이러한 현상에 대한 관심이 높아지고 있으며 태양 광선에 의해 따뜻해지지 않으면서 적외선 열을 방출할 수 있는 고용량의 새로운 재료가 개발되었습니다.

Linköping 대학의 연구원들은 이제 수동 복사 냉각을 통해 열을 방출하는 정도를 전기적으로 조정하여 장치의 온도를 조절할 수 있음을 보여주었습니다. 이 개념은 장치의 방사율을 전기화학적으로 조정하기 위해 전도성 폴리머를 사용합니다.

결과는 Cell Reports Physical Science 저널에 게재되었습니다 .

"온도 조절 장치에 비유할 수 있습니다. 현재는 섭씨 0.25도 단위로 온도를 조정할 수 있습니다. 별거 아닌 것 같지만, 이 튜닝이 상온과 정상에서도 가능하다는 것을 보여주었다는 것이 포인트입니다. "라고 Linköping University의 수석 연구 엔지니어이자 이 연구의 주요 저자인 Debashree Banerjee는 말합니다.

연구자들은 그것이 가능하다는 것을 보여주었기 때문에 재료와 장치 모두를 추가로 개발할 수 있는 잠재력이 있다고 믿습니다. 장기적으로 태양 전지와 같이 지붕에 놓을 수 있는 시스템을 상상할 수 있습니다. 따라서 집에서 나오는 적외선 열복사를 제어하고 필요할 때 냉각합니다. 이 방법은 에너지 소비가 극히 적고 오염을 최소화합니다. 다른 응용 분야에는 열 흐름에 대한 조정 가능한 의류 및 벽지가 포함될 수 있으며 낮은 에너지 소비로 실내에서 열 쾌적성을 향상시킬 수 있습니다.

Advanced Science에 발표된 또 다른 연구에서, 동일한 연구 그룹은 태양열 가열로 보완되는 동일한 복사 냉각 원리로 구동되는 열전 장치를 개발했습니다. 그것은 두 개의 셀룰로오스 재료 사이에 온도 차이를 생성하는 것을 기반으로 하며, 그 중 하나는 태양열을 흡수하는 카본 블랙을 포함합니다. 재료는 온도차를 전위로 변환하는 재료에 연결됩니다. 장치를 하늘에 노출하면 이미 적당한 태양 복사에서 60mV의 전압이 유도되었지만 이 개념은 두 가지 목재 기반 재료가 서로 다른 열 방출 능력을 갖도록 설계되었기 때문에 밤에도 작동합니다.

"우리는 태양뿐만 아니라 우주 공간도 에너지원으로 사용합니다 .

두 연구 모두에 대해 제어된 측정을 수행하기 위해 연구원은 스카이 시뮬레이터를 구축했습니다. 이러한 방식으로 측정은 야외에서와 같은 방식으로 환경 변화에 영향을 받지 않습니다. 스카이 시뮬레이터는 방사선을 반사하는 알루미늄 코팅 측면이 있는 튜브로 구성됩니다. 바닥에 놓인 용기에는 열복사를 흡수하는 물질이 들어 있으며 액체 질소로 냉각되어 우주 공간의 추위를 시뮬레이션합니다.

이 연구는 Knut and Alice Wallenberg Foundation, Wallenberg Wood Science Center, 스웨덴 국방 연구 기관(FOI), 스웨덴 연구 위원회, Linköping 대학의 AFM(Advanced Functional Materials) 전략 연구 분야에서 자금을 지원받았습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/