에너지 없이 주변보다 온도를 낮게 유지하는 수동 냉각 기술

(A 4-inch (102-mm) square version of the device (left) is tested on an MIT rooftop – at right is a device utilizing only evaporative cooling, for comparative testing. Credit: Zhengmao Lu)

MIT의 연구자들이 다른 에너지 없이 수동 냉각 passive cooling 으로 주변보다 온도를 최대 19도 정도 낮게 유지하는데 성공했습니다. 비결은 세 가지 다른 물질을 이용해서 복사 냉각과 기화 냉각을 모두 이용하는 것입니다.

연구팀이 개발한 3개의 층 가운데 가장 아래층은 거울 같은 물질로 되어 있어 태양빛을 반사하고 에너지를 복사하는 복사 냉각 기능을 지니고 있습니다. 여기까지는 흔한 수동 냉각 코팅이지만, 차이점은 두 개의 층이 더 추가되었다는 데 있습니다.

중간 층은 내부에 물이 들어 있는 다공성 하이드로겔로 증발에 의항 기화 냉각을 이용합니다. 따라서 에너지를 사용하지는 않지만, 물이 없으면 작동을 하지 않기 때문에 물을 공급할 수 있는 환경이나 혹은 일시적인 냉각이 가능하다는 것이 단점입니다.

가장 윗층은 폴리에틸렌으로 된 에어로겔로 복사 에너지와 수증기는 통과시키지만, 열은 차단하는 역할을 합니다. 따라서 외부의 뜨거운 열기가 내부로 들어오지 않아 온도를 더 낮게 유지할 수 있습니다. 이 장치는 가장 이상적인 환경에서 주변보다 섭씨 19도 정도 낮게 온도를 유지합니다. 다만 원리상 습도에 영향을 받을 수 있습니다.

연구팀에 따르면 에어로겔 층 만 제외하면 가격이 저렴하고 만들기 쉬운 소재로 되어 있어 이 부분만 극복할 수 있으면 상용화 가능성이 있습니다. 연구팀은 전력이나 콜드체인이 없는 지역에서 음식이나 의약품을 장기 보존하거나 혹은 에어컨 실외기 등 온도를 낮출 필요가 있는 시스템에 적용할 수 있다고 보고 있습니다. 과연 상용화에 성공할 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/good-thinking/mit-evaporative-radiative-insulated-cooling/

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00362-9

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