기본 콘텐츠로 건너뛰기

지붕을 시원하게? 태양에너지를 거의 흡수하지 않는 물질 개발



 지구의 평균 기온이 올라가면서 폭염 문제는 전세계적으로 심각한 이슈가 되고 있습니다. 여기에는 두 가지 원인이 있는데, 우선 평균 기온이 상승하면서 여름 자체가 길어지고 폭염이 생길 가능성이 높아지는 것과 도시화가 진행되고 고령화가 겹치면서 주거 및 인구 구조가 폭염에 취약해지는 문제가 있습니다. 

 결국 온도 상승과 더불어 인구 및 주거 구조 변화는 동시에 폭염에 대한 취약층을 급격히 높이고 있습니다. 

 이전 포스트 참조  


 이와 같은 문제를 극복하기 위해서는 주택 및 건물 자체가 폭염과 더위에 보다 효율적일 필요가 있습니다. 즉 비교적 적은 에너지를 사용하면서도 비용 효과적으로 온도를 낮출 수 있어야 한다는 것이죠. 이렇게 에너지 효율적으로 주택이나 건물을 건축하면 궁극적으로 많은 비용을 절약할 수 있고 전력 사용을 줄이므로써 장기적으로는 온실 가스 배출도 줄일 수 있습니다. 

 따라서 여기에 대한 아이디어가 다수 나온다는 것은 놀랄만한 일이 아닙니다. 많은 연구자들은 시원한 건물을 만들기 위해서 주로 태양에너지를 흡수하는 옥상 소재를 다르게 만들어야 한다는데 공감하고 있습니다. 대표적인 것은 바로 그린 루프라고 불리는 것으로 옥상에 정원을 만들어 시멘트 바닥보다 덜 열을 흡수하게 만드는 것입니다. 

 그런데 여름철만되면 무시무시한 폭염으로 시달리는 호주의 과학자가 태양에너지를 대부분 반사하거나 복사하는 새로운 신물질을 개발했다고 저널 Advanced Science에 발표했습니다. 

 앤구스 젠틀 박사와 시드니 공과대학의 제프 스미스 교수(Dr Angus Gentle and Emeritus Professor Geoff Smith from the University of Technology Sydney)는 은으로 만든 층위에 특수한 폴리머를 올려놓은 ("coated polymer stack") 소재를 소개했습니다. 이는 마치 거울처럼 보이기도 하지만 거울과는 또 다른 특징을 가지고 있습니다. 



(새로 개발한 신소재를 들 고 있는 앤구스 젠틀 박사. Dr Angus Gentle holding a piece of the special material over an existing cool roof used in testing. )  


(적외선 영역에서 본 온도 차이. An infrared image showing the temperature difference between the new surface (centre) and an existing cool roof used in testing.)

 이 물질은 대기에서 잘 흡수되지 않은 적외선 영역에서 열에너지를 방출(radiating heat at infrared wavelengths) 합니다. 그 결과 매우 시원한 물질이 되는 것입니다. 

 예를 들어 태양 빛을 잘 반사하는 흰색 지붕이라고 해도 보통 섭씨 9-12도 정도 더 높은 온도를 만들 수 있을 만큼 열을 흡수 할 수 있습니다. 일단 열이 흡수되면 잘 빠져나기지 않기 때문이죠. 하지만 반대로 이 물질은 태양빛을 반사하는 것은 물론 흡수된 열도 바로 빠져나가기 때문에 온도가 주변보다 섭씨 11도까지 낮아진다고 합니다. 연구팀의 주장에 의하면 흡수되는 태양에너지는 3%에 지나지 않는다고 합니다.  

 일단 초기 테스트에서 이 신소재는 기대한 수준이 냉각효과를 보여줬다고 합니다. 다만 상세한 설명은 없지만 매우 반사가 잘 되는 물질이기 때문에 아무 장소에나 사용할 순 없고 (만약 그랬다간 새로운 공해가 될 가능성이 있을테니 말이죠) 잘 선택된 건물의 지붕과 외벽에 사용될 수 있어 보입니다. 

 아무튼 앞서 소개했듯이 에너지 효율적으로 건물을 냉각시킬 수 있는 기술의 필요성은 매우 커지고 있습니다. 친환경적인 것은 말할 것도 없고 비용 효율적이기 때문입니다. 사실 여름철에 막대한 냉방 전력 수요를 감당하기 위해서 발전소와 전력망에 막대한 투자를 하는 것은 호주처럼 냉방 전력 수요는 거의 필요없는 국가에서 큰 낭비입니다. 

 물론 우리 나라라고 예외는 아니겠죠. 여름철 에어컨을 조금만 틀어도 전기료는 절대 조금만 나오지 않습니다. 이런 필요를 생각하면 결국 태양에너지를 덜 흡수하는 소재의 개발은 계속될 것 같습니다. 

 참고

"A Subambient Open Roof Surface under the Mid-Summer Sun." Advanced Science. doi: 10.1002/advs.201500119




  
라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

사막에서 식물을 재배하는 온실 Ecodome

 지구 기후가 변해가면서 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리지만 반대로 비가 적게 내리는 지역도 생기고 있습니다. 일부 아프리카 개도국에서는 이에 더해서 인구 증가로 인해 식량과 물이 모두 크게 부족한 현상이 지속되고 있습니다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 아이디어들이 나오고 있는데, 그 중 하나가 사막 온실입니다.   사막에 온실을 건설한다는 아이디어는 이상해 보이지만, 실제로는 다양한 사막 온실이 식물재배를 위해서 시도되고 있습니다. 사막 온실의 아이디어는 낮과 밤의 일교차가 큰 사막 환경에서 작물을 재배함과 동시에 물이 증발해서 사라지는 것을 막는데 그 중요한 이유가 있습니다.   사막화가 진행 중인 에티오피아의 곤다르 대학( University of Gondar's Faculty of Agriculture )의 연구자들은 사막 온실과 이슬을 모으는 장치를 결합한 독특한 사막 온실을 공개했습니다. 이들은 이를 에코돔( Ecodome )이라고 명명했는데, 아직 프로토타입을 건설한 것은 아니지만 그 컨셉을 공개하고 개발에 착수했다고 합니다.   원리는 간단합니다. 사막에 건설된 온실안에서 작물을 키움니다. 이 작물은 광합성을 하면서 수증기를 밖으로 내보네게 되지만, 온실 때문에 이 수증기를 달아나지 못하고 갖히게 됩니다. 밤이 되면 이 수증기는 다시 응결됩니다. 그리고 동시에 에코돔의 가장 위에 있는 부분이 열리면서 여기로 찬 공기가 들어와 외부 공기에 있는 수증기가 응결되어 에코돔 내부로 들어옵니다. 그렇게 얻은 물은 식수는 물론 식물 재배 모두에 사용 가능합니다.  (에코돔의 컨셉.  출처 : Roots Up)   (동영상)   이 컨셉은 마치 사막 온실과 이슬을 모으는 담수 장치를 합쳐놓은 것이라고 말할 수 있습니다. 물론 실제로도 잘 작동할지는 직접 테스트를 해봐야 알 수...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기