'자체 열에너지 발생' 결빙 방지 필름 코팅 기술 개발

KAIST 연구팀 "자동차 성에 제거·항공기 제빙·집 유리창 등에 활용"

필름의 광학적 열적 성능 평가 결과 및 방빙 제빙용 플라즈모닉 히터 시연 [KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 열선, 스프레이, 오일 도포 없이도 자체 열에너지 발생으로 겨울철 자동차 성에 제거뿐만 아니라 항공기 제빙, 주거 공간 유리창 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 필름 코팅 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김형수·화학과 윤동기 교수 공동연구팀이 금 나노막대(GNR) 입자를 사분면으로 균일하게 패터닝(형태화)할 수 있는 원천 기술을 확보해 햇빛만 받아도 구동되는 결빙 방지·제빙 표면을 개발했다고 3일 밝혔다.

금 나노 막대는 생체 적합성, 화학적 안정성, 비교적 쉬운 합성, 금속 내의 자유전자가 집단으로 진동하는 플라즈몬 공명 등 독특한 특성으로 유망한 나노물질 중 하나다.

막대 성능을 극대화하려면 높은 수준의 증착 필름 균일도와 정렬도를 갖게 하는 것이 해결해야 할 문제다.

공동연구팀은 자연에서 쉽게 추출이 가능한 차세대 기능성 나노 물질인 셀룰로스 나노크리스탈(CNC)을 활용했다.

셀룰로스 나노크리스탈 사분면 형판(template)에 금 나노 막대를 공동 자가 조립해, 건조되면서 코팅 전체 면적에 환형으로 균일하게 정렬된 금 나노막대 필름을 개발하는 데 성공했다.

이 필름은 기존 커피 링 필름보다 향상된 플라즈모닉 광학·광열 성능을 보였다.

이는 가시광선 파장 영역대의 빛 조사(照射)만으로 방·제빙 역할을 할 수 있다는 것이라고 연구팀은 설명했다.

김형수 교수는 "이 기술은 플라스틱 및 유연 표면 위에도 제작이 가능, 이를 외장재나 필름에 활용하면 자체 열에너지를 발생시킬 수 있어 겨울철 자동차 성에 제거나 항공기 제빙, 주거·상용 공간의 유리창 등 다양한 분야에서 에너지 절약 효과를 가져다줄 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

또 금의 플라즈모닉 성질을 이용하면 마치 유리를 장식하는 스테인드글라스처럼 사용할 수도 있다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 지난해 12월 8일 자 온라인판에 실렸다. 국제 저널 '재료과학과 화학'과 '무기 물리화학'의 편집자 하이라이트(Editors' Highlights) 페이지에도 선정됐다.

jchu2000@yna.co.kr

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