나노기술 및 정책 정보

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국내 연구진이 기존 연잎을 닮은 초발수 표면 대신 미세한 구멍 구조의 유리에 고체 윤활제를 이용해 세정효과가 뛰어난 유리를 개발했음. 이 유리는 물이나 먼지 등 오염물질을 튕겨내 깨끗한 상태를 오래 유지할 수 있다고 연구진은 설명했음.

한국기계연구원은 나노융합장비연구부 임현의 부장 연구팀이 성균관대학교 이진기 교수 연구팀과 함께 '자기회복 가능한 자기세정 유리'를 개발했다고 13일 밝혔음.

임현의 부장은 "지금까지 자기세정 유리 기술 연구가 계속 이뤄졌지만, 그 기능을 오래 유지하는 안정성 확보가 관건이었다"고 말했음.

이 유리는 나방눈의 구조와 벌레잡이통풀에서 아이디어를 얻어 오염물은 튕겨내면서 상처가 생겨도 태양열에 의해 스스로 회복됨. 나노유리 표면에 파라핀을 코팅해 오염물질을 튕겨내고, 빛 반사를 줄이며 열전달을 더디게 하는 태양전지용 커버유리를 만들었음.

이 유리는 세정과정에서 발수 코팅된 파라핀이 훼손되더라도 태양에 5분 정도만 노출되면 표면 온도가 올라가 파라핀이 녹았다가 다시 굳으면서 상처 난 부분까지 다시 함께 코팅되는 자기회복 기능도 가졌음.

뿐만 아니라 나노 구조물 사이의 공기층과 열전도율이 낮은 파라핀층 때문에 열전달이 어려워 추운 겨울철에도 유리 위에 얼음이 잘 생기지 않고, 얼음이 생기더라도 살짝 붙어있어 쉽게 제거할 수 있음.

벌레잡이통풀의 표면은 다공성 구조에 기름이 칠해져 있어 미끄러워서 벌레가 들어가면 빠져나오지 못함. 이런 특성을 모사하면 먼지나 오염물도 표면에 묻지 않고 미끄러지게 할 수 있음. 하지만 유체윤활제인 기름이 오염물질이나 빗물로 표면이 씻겨 내려간 이후에는 자기세정 기능이 유지되지 않는다는 한계가 있었음.

연구진은 이 문제를 해결하기 위해 유체윤활제 대신, 식물의 왁스층처럼 고체윤활제인 파라핀을 이용해 유리 표면을 코팅했음. 파라핀은 반투명하면서도 물과 반응하지 않으며 열전도율이 낮음. 또 녹는점도 46∼68℃ 수준으로 태양열에 의해 녹았다 굳기를 반복하기에 적합한 조건을 갖췄음. 연구진은 이 특성을 반사방지 나노구조와 결합시켜 오염방지와 결로 방지, 자기회복이 가능한 기능을 극대화했음.

임 부장은 "향후 자기 세정이 가능한 태양전지 분야에 활용돼 먼지나 얼음으로 에너지 생성 효율이 떨어지는 문제 해결에 속도를 낼 것으로 기대된다"고 말했음.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ 지에 게재됨.