열 낮추는 페인트, 상용화 앞당길 기술 한국이 개발

경기대 박상윤 교수 연구팀
습도 높아질수록 성능 떨어지는 문제 해결

흄드실리카 첨가를 통한 구조 안정성을 확보하고 냉각 성능을 개선한 원리./경기대

페인트처럼 바르기만 해도 열을 낮춰주는 복사냉각 도료 상용화를 앞당길 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국연구재단은 박상윤 경기대 교수와 홍동표·유영준 박사 공동연구팀은 다공성 고분자 복사냉각 도료가 습도가 높을 때는 냉각성능이 급격하게 떨어지는 사실을 최초로 규명했다고 5일 밝혔다. 연구팀은 소량의 강화제를 첨가하는 방식으로 복사냉각 도료의 성능을 높이는 법도 찾아냈다.

복사냉각은 에너지를 사용하지 않고 빛의 흡수‧반사를 제어해 복사열을 내보내는 식으로 온도를 낮추는 기술이다. 페인트 같은 도료에 다공성 고분자 막을 형성하는 방식으로 연구가 진행 중이다. 지금까지 개발된 다공성 고분자 복사냉각 도료는 도포하는 과정의 온도와 습도에 따라 냉각성능의 편차가 커서 실외 적용이 어려운 한계가 뚜렷했다.

연구팀은 복사냉각 도료의 성능이 습도가 올라갈수록 급격하게 떨어지는 현상을 밝혀냈다. 기존 복사냉각 도료의 성능을 습도에 따라 관측한 결과, 상대습도가 30%를 넘어가면 성능이 크게 떨어지고 45% 이상에서는 오히려 복사발열 현상이 나타났다. 연구팀은 “높은 습도에서 도료가 마를 때 기공이 편평해지고 크기가 작아지는 등 다공성 구조가 붕괴하면서 근적외선 영역에서 태양광 반사율이 크게 떨어지기 때문”이라고 설명했다.

연구팀은 기공구조 붕괴를 막는 첨가제를 사용해 문제를 해결했다. 강화제의 하나인 흄드실리카를 첨가한 도료는 상대습도가 60% 이상에서도 기공구조가 유지됐고 냉각성능도 문제가 없었다.

박상윤 교수는 “이번 연구는 기존 복사냉각 도료에 고분자 강화제를 첨가해 상용화 허들을 제거하는 핵심기술을 확보한 것”이라며 “미국, 중국을 중심으로 상용화에 집중하고 있는 상황에서 우리나라가 초격차를 이룰 수 있도록 산학연 협력이 필요한 시점”이라고 밝혔다.

참고 자료

Nature Communications(2024), DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-024-48621-6

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