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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




  

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