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옷처럼 입는 냉각 장치 나올까?



(Nanowire array electocaloric fabric placed on flexible substrate is flexible. Credit: Qing Wang, Penn State)


 입을 수 있는 형태의 냉각장치를 개발할 수 있는 새로운 소재 기술이 개발되었습니다. 펜실베니아 주립 대학의 씽 왕(Qing Wang) 교수가 이끄는 연구팀이 개발한 새로운 소재는 매우 얇은 경량의 플렉서블 전열 물질 (Electrocaloric material)로 전기의 힘을 이용해서 열에너지를 이동시키는 능력이 있습니다. 


 전열효과를 이용한 펠티어 소자는 극한의 오버클럭킹을 시도하는 사용자나 기타 영역에서 이용되고 있습니다. 하지만 대개의 소자들이 무겁고 납 같은 중금속을 함유하고 있어 이를 응용하는 데 한계가 있었습니다. 전열효과를 이용해서 무소음 쿨러를 개발하고 싶어도 사실 냉각 장치가 너무 무겁고 비쌌던 것이죠.


 연구팀은 매우 가볍고 옷감으로도 만들 수 있을 만큼 플렉서블한 열전소재를 만들기 위해 나노와이어 기술을 응용했습니다. 이들이 만든 철전기 바륨 스트론튬 티타나이트 나노와이어(ferroelectric barium strontium titanate nanowire)는 36V 전압에서 화씨 기준으로 5.5도 정도 온도를 낮출수 있다고 합니다. 


 이전에도 플럭서블 열전소자는 있었으나 사람에게 유해한 수준의 자기장이 필요했던 반면 새로운 나노와이어 소자의 경우 500mA 정도의 낮은 전류로도 가능해 인체에 해가 없고 500g 정도의 배터리로 2시간 정도 작동이 가능해 여러 분야에서 응용이 가능합니다. 


 연구팀이 생각하는 응용 분야는 소방관이 사용할 수 있는 개인용 냉각 장치입니다. 짧은 시간이라도 온도를 일부 낮출 수 있다면 (물론 피부에 닿는 쪽의 온도를 낮추고 대신 옷감의 밖을 뜨겁게 만드는 방식) 소방관들이 위험한 수준의 열에 노출되는 것을 막을 수 있기 때문이죠. 이외에도 매우 뜨거운 용광로 근처에서 작업을 해야하는 경우 등 여러 가지 응용이 있을 수 있습니다. 


 실제로 제품화에 성공한다면 정말 마법의 옷이라고 해도 과언이 아닐 것 같습니다. 


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