국내 연구진이 외부 열침입을 줄일 수 있는 건물 외벽 소재를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 국가기반기술연구본부 강상우 박사팀은 상변화물질(Phase Change Material·PCM)을 적용해 건물 벽을 통한 열침투를 경감시키는데 성공했다고 8일 밝혔다.
상변화물질은 주변 온도가 상승하면 열을 흡수하고 주변 온도가 낮아지면 열을 방출하는 재료다. 대표적 물질로 양초 원료인 파라핀 오일이 있다.
고체상태의 상변화물질은 액체로 변하는 동안 주변의 열을 흡수하기 때문에 액체로 녹은 상변화물질이 흘러내리지 않도록 케이스에 담아 건물 벽에 적용하면 외부 열이 내부로 침투하는 것을 막을 수 있다.
하지만 상변화물질은 건물 벽에서 액체로 상변화할 때, 건물의 바깥쪽부터 안쪽으로 일정하게 녹지 않는 문제점이 있었다.
바깥 부분부터 액체로 변한 상변화물질은 뜨거운 부분은 위로, 그렇지 않은 부분은 아래쪽으로 이동하게 된다. 이에 따라 상변화물질은 위쪽부터 녹고 아래쪽은 잘 녹지 않는다. 이미 녹아버린 위쪽을 통해 열이 실내로 침투하기 때문에 상변화물질을 사용한 이유인 상변화 동안의 온도 유지 효과가 사라지게 된다.
강 박사 연구팀은 높이에 따라 불균일한 상변화현상을 기포 주입을 통해 해결했다. 상변화가 일어나는 동안 상변화물질 하부에 기포를 주입해 액체화된 상변화물질을 골고루 순환시켰다. 그 결과 상변화물질이 바깥쪽부터 균일하게 녹게 돼 상변화물질이 다 녹을 동안 건물벽 전체적으로 열침투가 중지됐다. 이 때문에 실내로의 온도상승을 지연시킬 수 있었다.
강 박사는 “이번 연구에 활용된 상변화물질 기포 발생장치를 이용한 단열 벽체는 건물 냉난방 에너지 절감에 기여할 것”이라며 “상변화물질을 이용한 단열 기술은 건물 벽에 단열재와 함께 활용돼 열침투 경감 성능을 높이고 제로에너지 건물 외벽 소재로 활용될 수 있다”고 말했다.