버팔로대 연구팀, 전기 필요치 않아 비용·환경 부담 작아
전기를 사용하지 않고도 건물을 냉각시키는 새로운 기술이 등장했다.
미국 버팔로대학교 전기공학과 치아오치앙 간(Qiaoqiang Gan) 교수팀이 실리콘의 일종인 폴리디메틸실록산(PDMS, polydimethylsiloxane)로 코팅한 알루미늄 판을 사용해 전력을 사용하지 않고 온도를 낮출 수 있는 장치를 개발했다.
이 연구 성과는 '네이처'의 자매지인 '네이처 지속가능성(Nature Sustainability)'에 논문명 '폴리디메틸실록산 코팅된 금속 구조의 복사냉각'으로 최근 게재됐다.
버팔로대 연구팀이 개발한 이 장치는 높이 약 46cm, 폭 25cm, 길이 25cm로, 직사광선을 막기 위해 둘러싸인 플라스틱판 아래 PDMS로 코팅된 알루미늄 플레이트(Plate, 그릇)가 있다. 이 알루미늄 플레이트가 열을 흡수하여 외부로 방출하는 구조다.
PDMS로 코팅된 판은 햇빛을 차단뿐만 아니라, 내부 열을 열복사로 방출하기 때문에 장치 내부의 온도를 낮추는 작용도 한다. 일반적으로 열 방출은 모든 방향으로 이뤄지는데 연구팀은 열 방출을 특정한 좁은 방향으로 보낼 수 있는 방법을 찾아냈다.
내부의 열을 외부로 방출해 온도를 낮추는 방법은 히트 펌프를 사용해 내부를 식히는 냉장고나 에어컨과 동일하지만, 이번에 개발된 장치는 하늘을 향해 열을 방출해 주위의 온도를 낮출 수 있다. 게다가 전기가 필요하지 않아 경제적, 환경에 부담이 작은 것도 특징이다.
연구팀은 이 장치를 사용해 야외 실험을 실시했다. 위 그림은 실험을 한 3곳의 모습과 결과를 나타내는 그래프다. 실험은 건물에 둘러싸인 그늘·벽·주차장에서 실시됐다. 실험시작 20분 후 장치와 주변 온도 차이는 왼쪽부터 2.5도, 7.2도, 11도다. 특히 더운 날씨에 더 높은 냉각 효과를 얻었다.
이 실험은 도시의 낮 시간대에 했지만, 태양이 없어도 열을 방출할 수 있어 밤에도 냉각 효과를 이어갈 수 있다.
이번 장비는 실험용이라 사방 약 25cm 크기이고 PDMS는 식품 첨가물로도 사용되는 만큼 안전하고 저렴하기 때문에 대형화와 대량 생산이 쉽다. 따라서 건물의 옥상에 여러 대를 배치하면 건물을 통째로 냉각할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다.
이번 연구는 버팔로 대학(UB)과 사우디아라비아의 킹 압둘라 과학기술대, 위스콘신대 등 국제적인 협력으로 진행됐다. 특히 공동 저자로 버펄로대학 전기공학과의 한국인 송하민 박사가 함께 참여해 등재돼 있다.
KPI뉴스 / 김들풀 전문기자 itnews@kpinews.kr
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