[고든 정의 TECH+] 여름철 전기요금 걱정을 덜어주는 스마트 필름 개발

무더운 여름철이면 우리는 새삼스럽게 에어컨의 고마움을 가지게 됩니다. 하지만 동시에 에어컨을 많이 쓴 달에는 다음 달 전기요금 고지서가 걱정되는 것이 인지상정입니다. 개인 차원에서도 걱정되는 일이긴 하지만, 사실 국가 경제나 환경에 미치는 악영향도 적지 않습니다.

전력 피크에 대비하기 위해서 필요보다 더 많은 발전 설비를 건설할 필요가 있고 화력 발전소인 경우 온실가스와 오염물질 배출도 만만치 않기 때문입니다. 따라서 새로 지어지는 건물과 주택은 과거보다 에너지 효율성을 높이는 것이 강조되고 있습니다. 이중창이나 단열재를 사용해서 냉난방 에너지 효율을 높이는 것이 대표적인 방법입니다.

하지만 유리창의 경우 현대 건축물에서 널리 사용되고 있을 뿐 아니라 채광 및 조망이라는 측면에서 포기하기 어렵습니다. 무더운 여름날에는 건물 내부가 더 더워진다는 문제를 알면서도 유리창을 크게 설치하는 것이죠. 많은 연구자가 여름철 뜨거운 태양열을 선택적으로 차단하고 반대로 겨울철에는 그대로 받아들이는 스마트 유리창 개발을 시도하는 이유입니다.

MIT의 니콜라스 팽 교수가 이끄는 연구팀은 홍콩 대학의 연구팀과 함께 상변이물질(phase change material)을 이용한 스마트 필름을 개발했습니다. 이 필름은 평소에는 투명한 상태로 햇빛을 그대로 투과하지만, 온도가 섭씨 32도가 넘는 순간 형태가 변하면서 반투명해집니다.

중요한 사실은 반투명한 상태에서 태양열의 70%를 차단한다는 점입니다. 두 장의 얇은 필름 사이에 물과 온도에 따라 상변이를 일으키는 물질(poly (N-isopropylacrylamide)-2-Aminoethylmethacrylate hydrochloride)이 들어가 있어 온도에 따라 투명도가 바뀌는 것이 원리입니다. 별도의 전원이나 센서가 필요없이 스스로 온도에 따라 변하기 때문에 에너지를 전혀 소비하지 않으면서 건물 내부의 온도를 떨어뜨릴 수 있습니다. 물론 그래도 에어컨은 필요하지만, 전력 소모는 많이 줄일 수 있는 것입니다.

연구팀에 의하면 에너지 절약을 위한 새로운 건축소재 개발은 선택이 아닌 필수가 되고 있습니다. 지구 평균 기온이 상승하는 데다 도시로 더 많은 인구가 모이면서 냉방 수요는 증가하는 추세입니다. 반면 지구 온난화를 막기 위해 온실가스 배출량을 줄일 필요성은 점점 커지고 있습니다. 현재 미국에서 생산되는 전력의 6%가 에어컨을 가동하는 데 사용되고 있으며 이 전력의 대부분은 화석연료를 태우면서 온실가스를 내놓는 화력 발전소에서 나오고 있습니다.

연구팀이 개발한 스마트 필름은 얇은 필름 형태로 현재 있는 유리창을 완전히 교체하지 않고 부착하는 형태로 쉽게 적용할 수 있어 실용화 가능성을 높였다는 장점이 있습니다. 다만 상용화를 위해서는 경제적으로 대량 생산이 가능한 것은 물론 무독성이고 건축 소재로 쓸 수 있을 만큼 내구성을 갖춰야 하는 등 상업화를 위해 넘어야 할 산은 많습니다.

분명한 것은 에너지 절약형 스마트 주택과 건물이 새로운 대세가 될 것이며 이를 위한 신소재 개발 역시 꾸준히 진행될 것이라는 점입니다. 지속 가능한 성장을 위해서 우리는 더 똑똑한 소재가 필요합니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com