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2019년 8월 9일 금요일

에너지 없이 냉방을 하는 복사 냉각 시스템


(The system helps cool its surroundings by absorbing heat from the air inside the box and transmitting that energy through the Earth's atmosphere into outer space. Credit: University at Buffalo)


 갈수록 더워지는 지구와 도시 집중 현상으로 인해 여름철 뜨거운 열기를 버티기 어려워지고 있습니다. 이로 인해 냉방 전력 수요는 전 세계적으로 증가하고 있으며 다시 이 에너지를 공급하기 위해 막대한 화석 연료를 서용하는 악순환이 반복되고 있습니다.


 당연히 에너지를 사용하지 않거나 적은 에너지로 효과적인 냉방을 할 수 있는 방법이 대한 연구가 활발합니다. 대표적인 방법은 지열 냉난방인데 농촌 지역에서는 유용하지만 토지가 귀하고 고층 건물이 많은 도시에선 부적합한 방법입니다. 다른 대안적인 방법 중 하나가 복사 냉각(radiative cooling)입니다.


 복사 냉각은 글자 그대로 복사 현상을 이용한 방식인데 단순히 열을 발산하기만 기다려서는 효과적인 냉방이 어렵기 때문에 열에너지가 특정 파장을 통해 우주 공간으로 날아가도록 복사 냉각 물질을 사용합니다. 보통 건물 옥상에 설치하는데 이 경우 낮 시간대에 위에서 쏟아지는 태양열이 큰 장애가 됩니다.


 버팔로 대학의 Qiaoqiang Gan (Ph.D., UB associate professor of electrical engineering)를 비롯한 연구팀은 polydimethylsiloxane이라는 폴리머 소재와 알루미늄 금속막을 이용해 매우 단순한 구조로 밤낮을 가리지 않고 효과적인 복사 냉각을 가능하게 만드는 시스템을 연구했습니다. (사진) 이 시스템은 아무 전력 없이 낮 시간대에는 섭씨 6도, 밤 시간대에는 섭씨 11도 정도 온도를 낮출 수 있습니다. 기본적으로 알루미늄 금속판은 태양빛을 반사하는 역할을 하고 폴리머는 복사냉각을 담당합니다. 연구팀은 이 필름 사방으로 태양열을 흡수하는 차단막을 설치해 효율을 더 높였습니다. 


 복사 냉각 소재는 이전에도 소개한 적이 있지만 ( https://blog.naver.com/jjy0501/221367110301 참조) 현재 활발한 연구가 진행되는 분야입니다. 앞으로 경제적이면서 효과적인 복사 냉각 시스템 개발을 기대해 봅니다. 


 참고 


A polydimethylsiloxane-coated metal structure for all-day radiative cooling, Nature Sustainability (2019). DOI: 10.1038/s41893-019-0348-5 , https://nature.com/articles/s41893-019-0348-5

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