[핵잼 사이언스] '가장 완벽한 흰색 페인트' 개발..빛 최대 98.1% 반사

[서울신문 나우뉴스]

‘가장 완벽한 흰색 페인트’ 개발…빛 최대 98.1% 반사

미국의 과학자들이 가장 완벽한 흰색을 보여주는 도료(이하 페인트)를 개발했다.

영국 BBC뉴스 등 외신에 따르면, 퍼듀대 연구진은 자체 개발한 ‘울트라 화이트’ 페인트가 시험에서 태양광의 98.1%를 반사했다고 밝혔다. 이는 이들 연구자가 지난해 10월 개발 발표한 ‘슈퍼 화이트’ 페인트의 빛 반사율인 95.5%보다 2.6% 높은 것.

적외선 카메라로 촬영한 영상은 울트라 화이트 페인트의 도장면 온도가 주변보다 낮은 것을 보여준다.(사진=슈린 루안/퍼듀대)

시험에서는 울트라 화이트 페인트를 칠한 면이 햇빛 아래일 경우 주위보다 13도 낮고 밤에도 7도 낮은 상태를 유지했다. 이는 이 페인트가 냉방 에너지 절약과 기후 변화 대책에도 도움이 될 수 있다는 점을 보여준다고 연구진은 말했다.

실제로 햇빛을 반사하는 수준이 높은 페인트로 지붕이나 옥상을 칠하면 냉방 에너지를 절약하는 효과를 볼 수 있는 데 이미 전 세계 많은 도시에서는 이른바 ‘시원한 지붕’(쿨루프)이라는 이름의 흰색 페인트로 지붕을 칠하는 캠페인을 통해 냉방 에너지 절약을 시도한다.

슈린 루안 교수가 울트라 화이트 페인트로 칠한 도장면을 보여주고 있다.(사진=슈린 루안/퍼듀대)

연구를 주도한 슈린 루안 교수는 “새로운 페인트를 약 92㎡의 지붕 면적에 도포하면 10㎾의 냉각 능력을 얻으리라 추정된다”면서 “이는 많은 건물에서 사용하는 중앙 냉방 공조 장치보다 훨씬 더 강력한 것”이라고 설명했다.

연구진은 또 대략 계산했을 때 지구상의 모든 지붕 등 지표면의 0.5~1%를 울트라 화이트 페인트로 덮을 수 있으면 지구 온난화를 역전할 수 있다고 말했다.

그렇다면 울트라 화이트 페인트는 어떻게 완벽에 가깝게 하얗게 보이는 것일까. 이는 그 속에 함유된 황산바륨의 입자가 불균일하기 때문이다. 앞서 연구진은 이 페인트를 개발하기 위해 100여 가지의 재료를 검토하고 그 목록을 10가지로 좁혀 각각 50가지의 배합을 검사했다. 이를 통해 결국 이전에 사용한 탄산칼슘이 아닌 황산바륨이 가장 효과적이라고 결론지을 수 있었다.

사진 인화지나 화장품을 하얗게 만드는데도 쓰이는 황산바륨을 단순히 재료로만 사용하는 것으로는 태양광을 극한까지 반사할 수 없다. 하지만 황산바륨 입자가 빛을 산란하는 양은 입자의 크기에 의존하므로 입자의 크기 차이를 크게 할수록 햇빛에 포함된 빛의 스펙트럼을 더 많이 산란할 수 있다.

연구진은 “현재 우리의 페인트를 생산하고 판매하기 위해 한 회사와 협력하고 있다”면서 “페인트의 가격은 시판 페인트와 비슷할 것”이라고 말했다.

루안 교수에 따르면, 한 박물관이 울트라 화이트 페인트를 이른바 반타 블랙이라고 불리는 가장 완벽한 검은색을 보여주는 페인트 물질과 나란히 전시하기 위해 문의해 왔다.

반타 블랙(사진=서리 나노시스템스)

반타 블랙은 2014년 영국 과학자들이 개발한 물질로, 이는 거의 모든 빛을 흡수하므로 잠재적인 용도는 울트라 화이트 페인트와 거의 정반대이다. 예를 들어 반타 블랙은 우주 망원경에서 사용해 천체로부터 온 빛을 측정하는 능력을 방해할 수 있는 미광을 흡수할 수 있다.

하지만 반타 블랙은 탄소 나노튜브를 코팅한 것으로, 모든 사람이 이용할 수 있는 페인트는 아니다. 이 페인트는 터너상을 받았던 조각가 겸 화가인 애니시 커푸어가 예술 작품 사용에 관한 독점권을 구매하면서 논란을 일으킨 바 있다. 반면 영국에 기반을 둔 예술가 스튜어트 셈플은 자신이 개발한 세계에서 가장 완벽한 분홍색 안료를 웹사이트를 통해 커푸어를 제외한 모든 사람이 구매할 수 있도록 했다.

반타 블랙의 개발업체인 샐리 나노시스템스 측은 커푸어와의 독점 거래로 인해 박물관에서 가장 하얀 페인트와 가장 검은 페인트를 나란히 전시하는 것을 막지는 않을 것이라고 말했다. 이 업체는 그것은 예술이 아니라 빛과 어둠의 양극단의 배경에 있는 과학 기술에 관심이 있는 사람들을 위한 교육적인 전시로 볼 것이라고 말했다.

끝으로 루안 교수는 자신들이 개발한 울트라 화이트 페이트를 제조하는 것은 회사의 몫이 되겠지만, 모든 사람이 이 페인트를 사용하길 기대한다고 덧붙였다.

자세한 연구 성과는 미국 화학학회(ACS) 회보인 ‘응용 재료와 계면’(Applied Materials and Interfaces) 15일자에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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