연구재단, 바르면 열 식히는 '복사냉각 도료' 상용화 속도

경기대 박상윤 교수, 공동연구로 습한환경서 성능저하 원인 첫 규명
강화제 첨가해 성능 개선, 국제학술지 게재

[대전=뉴시스] 흄드실리카 첨가를 통한 구조 안정성 확보 및 성능 일관성 개선 원리.(사진=경기대학교 박상윤 교수팀 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 바르기만 해도 열을 식힐 수 있는 '복사냉각 도료'의 난제를 국내 연구진이 해결해 상용화에 속도가 붙게 됐다.

한국연구재단은 경기대학 박상윤 교수와 홍동표·유영준 박사 공동연구팀이 다공성 고분자 복사냉각 도료가 건조습도의 증가에 따라 냉각성능이 급격하게 저하된다는 사실을 최초로 확인하고 소량의 강화제를 첨가하는 방식으로 성능을 대폭 개선하는데 성공했다고 5일 밝혔다.

다공성 고분자 복사냉각은 에너지를 사용하지 않고 빛의 흡수·반사를 제어, 복사열을 내보내 온도를 낮추는 기술이다. 복사냉각 기술은 에너지가 필요없는 친환경 냉각기술로 주목받고 있다.

특히 페인트 형태의 복사냉각 도료에 다공성 고분자 막을 형성하면 큰 면적에 적용하기 좋고 값싸면서도 우수한 성능을 보여 지구온난화 시대에 필요한 기술이다.

하지만 기존 다공성 고분자 복사냉각 도료는 도포하는 과정의 온·습도 등 환경조건에 따라 냉각성능 편차가 커 실외적용이 어렵다.

이번에 공동연구팀은 기존 다공성 고분자 복사냉각 도료의 성능이 습도의 증가에 따라 급격히 떨어지는 현상을 밝히고 효과적인 해결책을 세계 최초로 제시했다.

연구팀이 기존 복사냉각 도료의 성능을 건조습도에 따라 관측한 결과, 상대습도 30%가 넘어가면 성능이 크게 떨어지기 시작해 45% 이상에서는 오히려 복사발열 현상이 나타나는 것이 확인됐다.

또 전자현미경 관측을 통해 높은 습도에서 도료가 마를 때 기공이 편평해지고 크기가 작아지는 등 다공성 구조가 붕괴하면서 근적외선 영역에서 태양광 반사율이 크게 떨어지는 현상을 발견했다.

이어 연구팀은 기공구조 붕괴를 방지키 위해 비표면적이 높고 소량만으로도 구조강도를 높일 수 있는 강화제 '흄드실리카'를 첨가, 고분자 매트릭스의 기계적 강도를 높여 구조 안정성을 개선했다. 흄드실리카를 첨가한 도료의 경우 상대습도 60% 이상에서도 기공구조 및 냉각성능이 유지된다.

과학기술정보통신부와 연구재단이 추진하는 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인판에 최근 게재됐다.(논문명:Humidity-tolerant porous polymer coating for passive daytime radiative cooling)

박상윤 교수는 "이 연구는 기존 복사냉각 도료에 고분자 강화제를 첨가해 상용화 허들을 제거할 수 있는 핵심기술을 확보한 것"이라며 "미국, 중국을 중심으로 상용화에 집중하고 있는 상황에서 우리나라가 초격차를 이룰 수 있도록 산학연 협력이 필요한 시점"이라고 말했다.

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