최근 POSTECH·고려대 공동연구팀이 태양 빛을 반사하거나 투과시켜 에너지 소비를 줄일 수 있는 복사 냉각 소재를 개발했다.
 ▲ POSTECH 연구팀(노준석교수, 김민경씨, 이다솔씨) (C) POSTECH |
5일 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)에 따르면 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·통합과정 김민경씨·이다솔 박사 연구팀과 고려대 신소재공학과 이헌 교수·손수민씨 연구팀과 공동연구를 통해 가시광 빛을 투과하고, 근적외선 빛을 반사하는 동시에 대기가 투명한 구간인 파장 8~13마이크로미터(μm) 구간에서는 열을 방사하는 투명 복사 냉각 소재를 개발했다.
이 연구는 광학 분야 국제 과학 저널인 ‘어드밴스드 옵티컬 머터리얼즈(Advanced Optical Materials)’ 최신호 표지논문(front cover)으로 선정됐다.
물체가 태양으로부터 에너지를 적게 받고, 복사열을 방출함으로써 온도를 낮출 수 있는 기술을 복사 냉각 기술이라고 한다. 지금까지 개발된 복사 냉각 소재는 태양광의 모든 빛을 투과하는 투명 방사 소재이거나 태양광의 모든 빛을 반사하는 불투명 소재로 제한돼 있었다. 이처럼 소재의 투명성은 복사 냉각을 실생활에 응용을 위한 중요한 특성이지만, 투명한 시스템에서 투과한 빛은 내부에 갇혀 오히려 온도를 올리는 주요 요인이 된다.
공동연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 투명 복사 냉각 소재 개발에 주목했다. 연구팀은 빛의 특성을 이용해 가시광은 투과하면서, 근적외선은 반사하고, 중적외선은 방사할 수 있는 소재를 제시했다.
 ▲ 태양 빛에 투명한 복사냉각체 (C) POSTECH |
이번에 개발된 투명 복사 냉각 소재는 근적외선의 빛을 선택적으로 반사시켜 투명성과 복사냉각 특성을 모두 가진다. 야외 옥상에서 실험한 결과, 흡수율이 높은 챔버의 내부 온도를 14.4°C 낮추고, 페인트를 발랐을 때도 소재 자체의 온도를 10.1°C 낮추는 것으로 나타났다.
POSTECH 노준석 교수는 “이번에 개발된 복사 냉각 소재는 투명성을 유지해야 하는 건물이나 전망대의 창문 또는 놀이기구나 탈 것의 창문으로 활용할 수 있다”고 말했다. 또한, “이 소재에 페인트를 발랐을 때도 냉각 효과를 유지하기 때문에 다양한 색을 연출할 수도 있다”고 덧붙였다.
한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 미래소재디스커버리사업, 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, RLRC 선도연구센터사업, 교육부와 한국연구재단의 글로벌박사장학생사업, 포스코 그린사이언스사업, POSTECH PIURI 펠로우십 사업의 지원으로 수행됐다.
<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>
<The following is the full article translated by Google Translate.>
POSTECH-Korea University joint research team develops a radiant cooling material that is transparent to sunlight
Recently, a joint research team of POSTECH and Korea University has developed a radiation cooling material that can reduce energy consumption by reflecting or transmitting sunlight.
According to POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) on the 5th, through joint research with Professor Noh Jun-seok of the Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering, the research team of Min-kyung Kim and Dr. Da-sol of the integrated course, and the research team of Professor Heon Lee and Su-min Son of the Department of Materials Science and Engineering at Korea University, visible light is transmitted and , developed a transparent radiation cooling material that reflects near-infrared light and radiates heat in the wavelength range of 8 to 13 micrometers (μm), where the atmosphere is transparent.
This research was selected as the front cover of the latest issue of Advanced Optical Materials, an international scientific journal in the field of optics.
A technology that can lower the temperature of an object by receiving less energy from the sun and emitting radiant heat is called radiation cooling technology. Radiation cooling materials developed so far have been limited to transparent emitting materials that transmit all light of sunlight or opaque materials that reflect all light of sunlight. As such, the transparency of the material is an important characteristic for the application of radiative cooling in real life, but the light transmitted from the transparent system is trapped inside and rather is a major factor in raising the temperature.
The joint research team focused on the development of transparent radiation cooling materials to solve this problem. The research team proposed a material that can transmit visible light, reflect near-infrared rays, and emit mid-infrared rays using the characteristics of light.
The transparent radiation cooling material developed this time has both transparency and radiation cooling properties by selectively reflecting near-infrared light. As a result of an outdoor rooftop experiment, it was found that the internal temperature of the chamber with high absorption rate was lowered by 14.4 °C, and the temperature of the material itself was lowered by 10.1 °C even when the paint was applied.
Professor Noh Jun-seok of POSTECH said, "The radiation cooling material developed this time can be used as a window in a building or observatory that needs to maintain transparency, or as a window in an amusement ride or vehicle. Also, he added, "It can create a variety of colors because it retains the cooling effect even when the paint is applied to this material."
Meanwhile, this research was conducted by the Ministry of Science and ICT, National Research Foundation of Korea, Future Materials Discovery Project, Support for Middle-level Researchers, Global Frontier Project, RLRC Leading Research Center Project, Global Doctoral Scholarship Program of the Ministry of Education and the National Research Foundation of Korea, POSCO Green Science Project, POSTECH This was done with the support of the PIURI Fellowship Project.
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