한국세라믹기술원, '다층 세라믹 복사냉각 소재' 개발

부산대와 공동연구…고효율 복사냉각에 대량생산 가능
건축 자재, 자동차, 데이터센터 등에 적용

다층 세라믹 복사냉각 소재를 개발한 한국세라믹기술원 김영재 연구원(왼쪽)과 전승규 연구원

한국세라믹기술원(원장 정연길)은 김영재·전승규 연구원이 이길주 부산대 교수와 공동으로 상용 가능한 '다층 세라믹 복사냉각 소재'를 개발했다고 26일 밝혔다.

복사냉각은 추가적인 에너지 소모 없이 온도를 조절할 수 있는 친환경 에너지관리 기술이다. 태양에너지 복사냉각은 복사 에너지 파장 반사율을 높여 열 흡수를 줄이고 저온 우주공간으로 복사열 방출을 극대화하는 방식으로 구현한다.

기존 태양열 복사냉각 구조물(패널)은 제조공정이 복잡하고, 공정과정에서 패널 크기변화도 발생해 비효율적이고 대량생산도 어려웠다.

공동연구팀은 다공성 산화알루미늄층 사이에 붕규산염 유리 층을 끼워 넣은 샌드위치 형태 스택(stack)구조 패널로 이 같은 문제를 해결했다. 스택구조 패널에 열을 가하면 다공성 층의 빈 공간으로 유리 입자가 침투하고 각 층이 결속돼 안정된 구조가 된다.

개발 패널은 양면 사이 단열력이 4배 정도 개선돼 복사냉각 효율이 높다. 강한 파장 영역에서 반사율도 높아 복사냉각 광학적 특성은 90%에서 96%까지 개선됐다.

패널의 물리적 강도는 기존 대비 15배 이상 높고, 공정 과정에서 크기 변화도 기존 10%에서 3.5%로 감소했다. 패널 단일층을 저비용 대량생산이 가능한 테이프 캐스팅(tape casting) 공정으로 제작할 수 있어 경제적이다.

세라믹 스택 구조(다공성 산화알루미늄층-붕규산염 유리층-다공성 산화알루미늄층) 광학적 · 물리적 · 크기 변화 · 온도 측면의 장점과 개선점

공동연구팀은 먼지나 비로 인한 오염발생 환경에서 패널 샘플을 테스트해 반사율, 열 전도성 등에서 변화가 적음을 확인했다.

김영재 연구원은 “개발한 복사냉각 패널에 패턴화를 거쳐 유리창에 적용하면 높은 가시성을 유지하는 동시에 고효율 복사냉각 효과를 얻을 수 있다”며 “건축 자재는 물론 자동차, 데이터센터, 실외장치 등 냉각이 필요한 다양한 분야에 적용해 효율적 열관리와 에너지 관리에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 산업부 세라믹 분야 스마트그린 제조혁신 지원사업과 과기부 세종과학펠로우십 기초연구사업지원을 받았다. 연구성과는 '어드밴스드 사이언스' 7월 23일자 온라인에 실렸다.

진주=임동식기자 dslim@etnews.com