국립금오공과대학교는 최근 박준용 재료공학부 교수 연구팀이 전력 없이 온도를 낮출 수 있는 친환경 냉각 소재를 개발했다고 31일 밝혔다.
박 교수와 제1저자인 박상아 연구원은 태양빛을 반사하고 적외선 영역에서 열을 외부로 방출하는 '패치형 복사냉각 소재'를 구현했다. 또 양면이 서로 다른 기능을 갖는 '야누스(Janus) 구조'를 기반으로 실생활에서 활용 가능한 열관리 플랫폼을 설계했다.
기존 패시브 복사냉각 기술은 건물 외벽 등에 코팅하는 방식이 많아 시공이 번거롭고 반복적인 사용이 어렵다는 한계가 있었다. 박 교수팀은 이를 해결하기 위해 도마뱀 발의 미세 기둥 구조를 모사했다. 이를 통해 접착제 없이도 다양한 표면에 반복적으로 붙였다 뗄 수 있는 '건식 접착' 기능을 확보했다.
패치의 반대쪽 면에는 태양광 반사 성능을 높이고 열 방출을 촉진하는 계층적 다공성 구조를 도입했다. 별도의 에너지 없이도 효과적인 냉각이 가능하며 표면 오염을 스스로 제거하는 자가세정 특성까지 갖춰 야외 환경에서의 실용성을 높였다.
박 교수는 "자연은 오랜 진화 과정을 통해 기능이 극대화된 구조를 이미 갖추고 있다"며 "이번 연구는 자연의 설계 원리를 공학적으로 재구성해 실제 환경에서 활용할 수 있는 소재로 구현했다는 점에서 의미가 크다"고 설명했다.
이어 "탄소중립 시대에는 전력 소비를 최소화하는 고기능성 패시브 소재가 중요한 경쟁력이 될 것"이라며 "건축, 모빌리티, 웨어러블 전자기기 등 다양한 산업 분야로 기술 확장이 가능할 것으로 기대한다"고 덧붙였다.
이번 연구는 △한국연구재단 우수신진연구사업 △나노소재기술개발사업 미래기술연구실 전략형 △경북도 RISE사업(지역성장혁신LAB) 등의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 'ACS Nano'(IF=16.0)에 게재됐으며 3월호 표지 논문으로 선정됐다.
한편 박 교수팀은 자연 유래 물질을 활용한 연구에서 연이은 성과를 내고 있다. 지난해 11월에는 누에고치 실크와 꽃가루를 활용한 연구가 'PNAS'에 게재됐으며, 이달에는 스마트 단열 패치 연구가 'Advanced Functional Materials'의 내부 표지 논문으로 실렸다.
