(Rice University researchers and collaborators have developed a new coating for glass could help reduce energy bills, especially during the cold season, by preventing heat-loss from leaky windows. Credit: Jorge Vidal / Rice
현대적인 건물들은 채광을 위해 많은 유리창을 갖고 있습니다. 아예 건물 외벽이 다 유리인 경우도 있습니다. 하지만 사실 유리는 단열성이 뛰어나진 않기 때문에 냉난방을 위해서는 좋은 선택이 아닙니다.
물론 빠져나가는 열을 잡기 위해 이중창이나 단열 코팅을 하기도 하지만, 그래도 어느 정도 열이 빠져나가는 것을 막을 순 없습니다. 단열 코팅의 또 다른 문제점 가운데 하나는 외부에 설치할 경우 비바람에 의해 마모되면서 시간이 지나면 단열성이 떨어지는 것입니다.
라이그 대학의 풀리켈 아자얀 교수 (Pulickel Ajayan, Rice's Benjamin M. and Mary Greenwood Anderson Professor of Engineering and professor of materials science and nanoengineering) 연구팀은 질화 붕소 원자 격자 사이에 탄소를 넣은 (weaving carbon into the atomic lattice of boron nitride) 단열 코팅을 개발했습니다.
단열 코팅을 위해서는 적외선 형태로 나가는 열을 잡기 위한 low-emissivity (low-E) 성질이 중요합니다. 순수한 불화질소는 low-E 성질이 거의 없지만 약간의 탄소를 섞으면 상당히 우수한 low-E 성질을 지니게 됩니다. 하지만 아무리 단열성이 뛰어나도 코팅이 어렵거나 가격이 비싸다면 실용성이 없는 방법일 것입니다.
그래서 연구팀은 질화 붕소 코팅을 저렴한 가격에 유리에 코팅할 수 있는 기술을 개발했습니다. 매우 짧은 시간 동안 고에너지 레이저를 질화 붕소 고체에 발사해 플라스마 상태로 만들고 이것이 유리 표면에 매우 얇은 코팅을 만들게 하는 것입니다. 이렇게 하면 매우 뜨거울 것 같지만, 사실은 상온에서 과정이 진행되고 다른 접착제도 필요 없어 친환경적일 뿐 아니라 비용도 적게 든다고 합니다. 특히 다른 low-E 코팅 소재인 은보다 훨씬 저렴합니다.
연구팀은 이 질화 붕소 코팅을 사용할 경우 에너지 효율을 2.9% 높일 수 있을 것으로 보고 있습니다. 많지 않아 보이지만, 난방에 사용되는 많은 에너지를 생각하면 값싼 코팅으로 더 큰 이득을 볼 수 있습니다. 투명도에서도 기존의 유리와 차이가 없는 수준 (위에 사진에서 들고 있는 샘플이 자세히 보면 작은 유리임)입니다.
이론적으로는 상당히 그럴 듯한 이야기인데, 실제 상용화가 될 수 있을지 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-07-boron-nitride-coating-glass-loss.html
Abhijit Biswas et al, Carbon Doped Boron Nitride Nano‐Coatings for Durable, Low Emissivity Glass Windows, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202507557
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