(Comparison of radiative cooling paint versus integrated cooling paint for buildings. Credit: Science (2025). DOI: https://doi.org/10.1126/science.adt3372)
(Fluidic property and cooling mechanism. Credit: Science (2025). DOI: https://doi.org/10.1126/science.adt3372)
지구 평균 기온이 상승하면서 냉방을 위한 에너지와 비용도 치솟고 있습니다. 하지만 에어컨을 돌리기 위한 전력을 생산하기 위해 역설적으로 온실가스 배출이 더 증가할 뿐 아니라 실외기가 뿜어내는 열 때문에 도시의 열섬 현상이 더 심해져 결국 더 많은 전력을 사용해야 합니다.
이 문제를 극복하기 위해 과학자들은 에너지를 사용하지 않고 건물의 열을 식힐 수 있는 수동 냉각 (passive cooling) 기술을 연구하고 있습니다. 햇빛을 반사시키거나 혹은 적외선 형태로 에너지를 복사해 열을 떨러뜨리는 페인트가 대표적입니다.
하지만 구름이 자주 끼고 비도 자주 내리는 열대 지역에서는 이 방법도 한계가 있습니다. 싱가포르 난양 공대의 지펭 페이(Jipeng Fei, School of Mechanical and Aerospace Engineering, Nanyang Technological University, Singapore)가 이끄는 연구팀은 이 단점을 극복할 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다. 바로 태양 에너지를 반사하고, 적외선으로 에너지를 배출하고 물을 품고 있다가 증발시키는 소재입니다.
이 수동 냉각 페인트는 칼슘 실리케이트 수화물 (calcium silicate hydrate (C-S-H))를 주 소재로 사용하는데 비싸고 만들기 어려운 물질이 아니라 포틀랜드 시멘트 수화물의 주요 생성물로 쉽게 구할 수 있습니다.
연구팀이 CCP-30라고 명명한 수동 냉각 페인트의 특징은 소재보다 그 미세구조에 있습니다. 나노입자를 이용한 내부의 다공성 구조가 태양 에너지를 반사하고 복사 에너지를 내놓는 것만이 아니라 무게의 30%까지 물을 흡수해 증발을 이용한 기화 냉각을 사용할 수 있는 것이 가장 큰 장점입니다. 이는 비가 자주 오고 구름이 종종 끼는 열대 환경에서 최적의 방식입니다.
실제 싱가포르의 건물 외벽에 설치해 테스트한 결과 CCP-30은 88-92%의 높은 반사율과 95%의 적외선 열 방출 능력, 그리고 뛰어난 기화 냉각 성능을 통해 기존의 수동 냉각 페인트 대비 10배나 높은 효율을 보였으며 건물의 냉방 에너지를 30-40%나 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다. 싱가포르 같은 나라에서는 상당한 비용을 절감할 수 있는 셈입니다. 물론 전 세계적으로 상당한 비용 절감과 에너지 절약, 온실 가스 배출 감축이 가능합니다.
다만 상용화를 위해서는 내구성이나 경제성 등 더 검증해야 하는 부분들이 있기 때문에 앞으로 후속 연구가 필요합니다. 과연 페인트만으로 냉방비를 크게 절감할 수 있는 냉각 페인트가 나올 수 있을지 주목됩니다.
참고
https://techxplore.com/news/2025-06-passive-cooling-10x-energy.html
Jipeng Fei et al, Passive cooling paint enabled by rational design of thermal-optical and mass transfer properties, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt3372
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