'입은 듯 안 입은 듯'..쿨링 나노섬유 소재 개발

생기연 김건우 박사 연구팀
에너지 사용 없이 복사냉각 가능

일반 섬유를 입었을 때 신체로부터 나오는 복사열이 빠져나가지 못하고 내부에 갇힌 열화상 사진(한국생산기술연구원 김건우 선임연구원 제공) © 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 국내 연구진이 외부 열은 반사하고 내부 열은 투과시키는 나노섬유 소재를 개발했다.

외부 온도와 관계없이 인체가 쾌적하게 느낄 수 있는 온도를 유지하는 방식으로 냉난방 등에 드는 공조에너지를 줄이는 데 기여할 것으로 기대된다.

26일 한국연구재단에 따르면 한국생산기술연구원 김건우 박사 연구팀은 체온을 높일 수 있는 외부 빛은 반사하고 신체에서 나오는 복사열은 방사 및 투과시킬 수 있는 복사 냉각 섬유소재 개발에 성공했다.

효과적인 복사 냉각소재는 신체 외부로부터 들어오는 열(자외선·가시광선·근적외선)을 차단하고 신체로부터 발산되는 열(원적외선)은 투과시켜야 한다.

연구팀은 자외선, 가시광선, 근적외선의 단파장을 효과적으로 산란시키고 상대적으로 원적외선을 잘 투과할 수 있는 섬유를 만들었다.

섬유의 형태가 최적화된 나노섬유를 통해 자외선, 가시광선, 근적외선을 90% 이상 반사시키고 원적외선을 50% 이상 투과시키는 파장 선택적인 광학특성을 가지는 섬유를 선보인 것이다.

<왼쪽그림. 일반섬유에 비해 태양복사열의 반사율이 높고 신체복사열 및 대기의 창 영역에서 투과율이 높은 나노섬유의 광학특성. <오른쪽 상단> 사람과 비슷한 양의 열발산하는 표면 (50W/m2)을 덮은 일반섬유 및 나노섬유 샘플. <오른쪽 하단> 일반섬유와 나노섬유 샘플의 열화상 사진. ©뉴스1

실제, 개발된 섬유는 기존 섬유에 비해 표면 온도를 10도 이상 냉각시키는 효과가 있었다.

섬유를 만드는 대부분의 고분자 소재는 자외선, 가시광선, 근적외선은 흡수하지 않으나 원적외선을 잘 흡수하는 특징이 있다.

즉, 자외선, 가시광선, 근적외선을 효과적으로 산란시키는 형태를 가진 섬유의 다발 안에서 무수히 많은 산란이 이뤄져 이들의 반사를 유도한다.

반면, 상대적으로 산란이 적은 원적외선은 섬유 고분자 소재를 투과하므로 원적외선의 흡수를 줄일 수 있다.

연구팀은 향후 섬유 이외 건축소재, 자동차소재, 화장품 등 복사냉각이 필요한 분야에 다방면으로 응용하기 위한 연구를 지속할 계획이다.

한편, 이번 연구 성과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노’ 18일자 온라인판에 게재됐다.

km5030@news1.kr