햇빛의 99.6%를 반사시키는 세라믹 소재

(Credit: City University of Hong Kong (CityU))

전 세계 전력 수요의 상당 부분은 냉방을 위한 것입니다. 지구가 뜨거워질수록 에어컨 전력 수요는 증가하지만, 전력 수요를 감당하기 위해서 더 많은 화석 연료를 태우면 다시 지구 온난화가 심해지는 악순환이 지속됩니다.

따라서 과학자들은 태양 에너지를 최대한 반사할 수 있는 소재를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 주택과 건물에 도달하는 태양 에너지를 최대한 많이 반사하면 에너지를 쓰지 않고도 온도를 낮출 수 있기 때문입니다.

하지만 지금까지 나온 소재들은 내구성이 낮거나 제조 비용이 많이 들어 현실적이지 않은 문제점이 있었습니다. 홍콩 시티 대학 (City University of Hong Kong (CityU))의 과학자들은 자연계에서 가장 흰색인 곤충인 시포킬루스 (Cyphochilus) 딱정벌레에 영감을 얻은 새로운 반사 소재를 개발했습니다.

(시포킬루스 딱정벌레. Olimpia1lli - Photographed samples in the lab https://www.ch.cam.ac.uk/group/vignolini/ CC BY-SA 4.0 )

이 세라믹 소재는 흔한 재료인 알루미나 (alumina)를 이용해 만들었지만, 딱정벌레의 외피 구조를 분석해 햇빛을 최대한 반사시키는 나노 구조를 갖고 있습니다. 덕분에 햇빛의 99.6%를 반사시키는 놀라운 반사율을 지니고 있으며 온도를 낮추는데 중요한 적외선 열 방출 (infrared thermal emission)율도 96.5%로 높습니다.

알루미나로 만든 덕분에 대량 생산이 쉽고 내구성이 뛰어나고 세라믹 소재라 내열성도 지니고 있어 섭씨 1000도의 고온도 견딜 수 있어 건축 소재로 적합한 특징을 지녔다는 점도 큰 장점입니다. 여기에 거울처럼 햇빛을 반사해서 주변에 피해를 주지 않고 흰색으로 산란시키면서 태양 에너지를 반사하는 것도 장점입니다. 연구팀은 이 세라믹 소재를 사용하면 냉방 에너지 사용량을 최대 20% 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

이런 혁신적인 특징 때문에 저널 사이언스에 실린 것으로 보이는데, 딱정벌레에서 영감을 얻은 세라믹 소재가 점점 더워지는 지구에서 우리를 시원하게 만들 수 있을지 주목됩니다.

참고

https://newatlas.com/materials/ultra-white-ceramic-cools-buildings-record-high-reflectivity/

https://en.wikipedia.org/wiki/Cyphochilus

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi4725

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