나노기술 및 정책 정보

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● 한양대학교 기계공학부 김동립 교수 연구팀은 온도를 낮추는 투명한 복사냉각 메타물질을 개발

● 햇빛을 흡수해 전기를 만드는 태양전지의 경우, 주변 온도가 높은만큼 전기로 변환되지 못하고 남은 햇빛이 열로 바뀌어 태양전지의 온도를 높이고, 뜨거워진 태양전지의 성능은 크게 저하 

● 이에 연구팀은 실리카 에어로겔(aerogel) 마이크로입자와 광조절을 위한 소재가 탄소중합체(elastomer)에 복합화되어 투명하면서도 우수한 복사냉각 성능을 보이는 복사냉각 메타물질을 개발 

● 본 연구로 개발된 메타물질은 기존 복사냉각 소재의 불투명한 한계점을 해결해 투명하고, 페인트처럼 쉽게 바를 수 있어 상용화에 용이

● 테스트 결과, 투명 복사냉각 메타물질을 이용할 경우 최대 9도까지 온도가 떨어진다는 것을 확인했으며, 특히 태양전지의 온도상승을 크게 낮춰 태양전지의 전기변환 성능을 1.5배 이상 향상시키는 효과를 가져올 수 있음을 예상

● 해당 물질은 향후 일상생활에 적용될 경우, 에너지 절약과 태양전지 등 신재생에너지 생산에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대 

※ 용어설명

- 복사냉각: 8~12µm(마이크로미터)의 원적외선 영역은 우주로 쉽게 방출이 가능한 현상을 이용하여 표면의 관련 파장 복사열을 증가시켜 별도 에너지 사용 없이 냉각시키는 기술

- 메타물질: 자연에서 발견되지 않은 특성을 가지도록 설계된 물질이며, 플라스틱과 금속 같은 일반적인 물질로부터 형성된 복합 요소의 집합체로 구성

- 실리카 에어로겔: 전체 부피의 98%가 나노미터 크기의 기포로 이루어져 매우 가볍고 단열 성능이 뛰어난 단열재 

※ Advanced Functional Materials 게재(2021.10.04.), “Visibly Clear Radiative Cooling Metamaterials for Enhanced Thermal Management in Solar Cells and Windows”

※ 과학기술정보통신부(기초연구사업-중견연구) 지원