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ChemSusChem 2022년 12월호 표지 이미지. |
유 교수팀은 한국화학연구원 김용석 박사 연구팀과 공동연구를 진행해 수송기기 랩핑 필름용 수동복사냉각 소재를 개발하는 데 성공했다.
수동복사냉각 소재는 열은 방출시키고 태양 빛은 반사해 물체 표면 온도를 냉각시키는 소재다. 외부 전원 공급 없이 수송기기, 빌딩, 배터리 등의 온도를 낮춰 전력소모를 줄일 수 있어 전 세계적인 관심을 받고 있다. 하지만 무기물·광결정·고분자 등을 이용한 기존 수동복사냉각 소재의 복잡한 구조, 낮은 유연성 등의 문제점이 있었다.
연구팀은 이 문제의 해결을 위해 수송기기용 랩핑 필름으로 널리 사용되고 있는 열가소성 폴리우레탄(TPU)에 주목했다. 간단한 공정을 통해 효율적인 태양광 반사와 적외선 복사가 가능하도록 바이모달 구조를 갖는 다공성 TPU 필름을 설계했다. 바이모달 기공 구조 제어를 통해 TPU 필름의 광학 특성을 조절한 결과 수동복사냉각 효과가 뛰어난 신소재를 개발하는 데 성공했다.
개발된 신소재는 탄성이 높고 매우 유연해 복잡한 형상의 물체에도 쉽게 적용할 수 있다. 3D 프린팅으로 제작한 다양한 형태의 모델에 적용한 결과 상업용 쿨링 페인트 대비 8.76℃ 이상 냉각이 이뤄지는 우수한 성능을 보이는 것으로 확인됐다.
또한 랩핑 필름 형태이기에 다양한 구조물에 부착할 수 있다. 냉각이 중요한 건물과 수송기기, 태양전지 웨어러블 소자 등 다양한 분야에 응용 가능하다. 특히 전기차 등 수송기기의 발열 문제를 에너지 사용 없이 해결할 수 있을 것으로 기대를 모은다.
이번 연구 성과는 과학기술 분야 국제 학술지 ‘ChemSusChem’ 2022년 12월호 표지 논문으로 게재됐다.
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