IT·과학

건물 외벽에 코팅만 해도 시원?…온도 낮추는 신소재 폴리머 개발

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이제 무더운 여름이 지나고 기온이 점점 서늘해지고 있지만, 올해 우리나라를 비롯해 여러 나라가 매우 뜨거운 여름을 보냈다. 지구 온난화에 따라 평균 기온이 상승한 것이 중요한 원인이지만, 열섬 현상이 심한 도시로 인구가 점점 몰리는 것 역시 체감 폭염이 심해지는 이유 중 하나다. 더구나 인구 노령화로 점점 온열 질환에 취약한 계층이 늘어나면서 냉방 수요도 증가하고 있다. 문제는 현재의 냉방 시스템이 너무 많은 에너지 사용한다는 점이다. 따라서 많은 연구자들이 에너지를 사용하지 않는 수동 냉방(passive cooling) 기술을 연구하고 있다. 건물이 태양열을 덜 흡수하게 만들거나 혹은 쉽게 열을 방출하도록 만드는 것이다.

미국 콜롬비아 대학 연구팀은 건물 외벽에 쉽게 코팅할 수 있는 폴리머 소재를 이용해서 온도를 쉽게 낮출 수 있다는 연구 결과를 저널 '사이언스'에 발표했다. 이들이 개발한 폴리머(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene·P(VdF-HFP)HP)는 매우 미세한 거품 구조를 지니고 있어 빛을 사방으로 반사해 흰색으로 보인다.

하지만 핵심은 가시광 영역의 햇빛만 반사하는 게 아니라는 점이다. 과거에도 태양에너지를 최대한 반사할 수 있는 소재가 수동 냉방을 위해 개발되었지만, 적외선, 가시광선, 자외선 모든 영역에서 효과적으로 반사하기는 어려웠다. 하지만 이번에 개발된 P(VdF-HFP)HP 폴리머 소재는 태양 에너지 반사율(R)이 96%에 달할 정도로 우수하면서도 거울처럼 빛나지 않아 실제 건물 외벽과 지붕에 사용할 수 있다.

그러나 흙보다 반사율이 높은 금속 소재가 뜨거운 여름날 차갑지 않은 것처럼 반사율만 높다고 온도를 낮추기는 어렵다. 동시에 열 방출을 잘하는 물질이 아니라면 조금씩 태양열을 흡수해서 결국 상당히 뜨거워지게 된다. 다행히 이 폴리머 소재는 열 방출률(ε)이 최대 97%로 온도를 낮추는 데 적합하다. 지금까지 개발된 낮 시간 수동 복사 냉방(passive daytime radiative cooling) 소재 가운데 가장 우수하다는 평가다. 연구팀은 수동 냉방만으로 온도를 최대 6도 정도 낮출 수 있다고 설명했다.



물론 우리나라처럼 여름도 덥지만, 겨울도 추운 나라에서는 일괄적으로 적용하기 어렵지만, 아열대 및 열대, 사막 지역에서는 상당히 에너지를 절감할 수 있는 신기술임이 분명하다. 따라서 앞으로 상용화가 기대된다. 실제 상용화를 위해서는 환경과 인체에 무해하고 내구성이 좋아 시간이 흘러도 벗겨지거나 혹은 변성되지 않는다는 점 등이 검증되어야 한다. 물론 저렴한 가격에 대량 생산이 가능해야 한다는 점은 말할 것도 없다.

현재 인류는 온실가스 증가로 인한 기온 상승을 걱정하면서도 무더운 날씨에는 어쩔 수 없이 에어컨에 의존해 살아간다. 전기 에너지 가운데 상당량은 사실 석탄이나 천연가스 같은 화석연료에서 나오기 때문에 결국 지구 온난화 문제는 더 심각해지는 악순환이 계속된다. 이 에너지를 일부라도 아낄 수 있다면 지구 환경은 물론 경제적으로도 큰 도움이 될 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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