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태양열을 반사/산란 시키는 수동 냉각 필름



 (A new thin film, inspired by the vibrant colors of butterfly wings, could help passively cool cars and buildings. Credit: Wanlin Wang, Shenzhen University)



(A diagram illustrating the structure of the film, containing alternating layers of titanium dioxide and aluminum dioxide (multilayer) followed by a layer of rough frosted glass (disorder) and finally a layer of silver (reflector). Credit: Wanlin Wang, Shenzhen University)

지구가 점점 뜨거워지면서 냉방에 들어가는 에너지도 점점 더 커지고 있습니다. 건물은 물론이고 자동차에 들어가는 냉방 에너지가 상당한 수준까지 올라가 이로 인한 경제적 비용도 점점 더 커지고 있습니다. 더 나쁜 일은 냉방을 위해 더 많은 화석 연료를 태우면서 지구가 더 뜨거워지는 것입니다.

따라서 앞서 소개드린 것처럼 많은 연구자들이 건물이나 차량을 수동으로 냉각할 수 있는 소재를 개발하고 있습니다. 대표적인 것은 태양빛을 반사하는 소재입니다. 하지만 가시 광선 영역에서 반사하는 것은 또 다른 문제를 일으킬 수 있습니다. 건물이나 차량 표면이 거울처럼 빛을 반사할 경우 주변에 2차 피해가 발생할 가능성이 높기 때문입니다.

중국 심천 대학 및 상하이 교통 대학 (Shenzhen University and Shanghai Jiao Tong University)의 과학자들은 빛은 반사하되 눈부시게는 하지 않을 수 있는 대안을 제시했습니다. 바로 나비의 날개나 공작의 깃털처럼 빛을 여러 방향으로 반사하고 산란시키는 것입니다.

이를 위해 연구팀은 여러 층으로 된 필름을 개발했습니다. 가장 위층은 산화 알루미늄과 산화 티타늄의 얇은 막이 교대로 있고 그 아래에는 빛은 통과시키지만 내부가 보이지 않는 유리인 간유리 (frosted glass) 층으로 되어 있습니다. 그리고 이 층을 통과해서 들어온 햇빛을 반사하는 얇은 은 (silver)으로 된 층이 있습니다.

연구팀에 따르면 이 필름은 파란색이나 노란색, 혹은 색이 없는 형태로 제조할 수 있습니다. 그리고 겨울철에는 최대 섭씨 15도, 여름철에는 최대 35도 정도 표면 온도를 낮출 수 있다는 것이 연구팀읜 주장입니다. 이 부분은 검증이 필요해 보이나 아무튼 햇빛을 주변에 피해가 될 정도로 반사하지 않으면서 온도를 낮출 수 있다면 그 자체로 의미가 있습니다.

다만 현재 상태에서는 대량 생산이나 가격을 낮추기가 쉽지 않아 연구팀은 후속 연구를 진행하고 있습니다. 특히 비용을 높이는 소재인 은 대신 저렴한 알루미늄 반사층을 만드는 방식을 연구하고 있습니다. 실제 상용화 여부는 지금 말하기 어렵겠지만, 재미있는 대안으로 보입니다. 참고로 눈으로 볼 때는 마치 나비 날개와 비슷해 보입니다. 아래 논문에 실제 사진이 첨부되어 있습니다.

참고

https://newatlas.com/materials/vibrantly-colored-film-passive-cooling-cars-buildings/

https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-10-8-1059&id=535894

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