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해마다 여름철이 되면 냉방으로 인해 에너지 소비량이 늘어나고 온실가스 배출량도 많아져 지구 온난화를 더욱 부추기게 됩니다. 높은 에너지 사용량도 문지지만 냉방의 사각지대에 있는 취약계층의 경우 폭염에 그대로 노출되어 있습니다. 

 

환경과 삶의 질 향상을 위해서도 에너지 없이도 냉방을 할 수 있는 기술개발이 필요한데요. 간단히 페인트를 칠하거나 건물과 창문에 부착하기만 해도 온도를 떨어트려주는 냉각기술들이 등장해 주목바도 있습니다. 전기 없이도 집과 건물을 시원하게 할 수 있는 기술들은 어떤 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

흰색 페인트의 기적! #쿨루프(Cool Roof)
 

출처:  www.roofmaster.net


쿨루프는 ‘시원한 지붕’이 의미하듯 건물의 옥상이나 지붕에 반사율이 높은 흰색이나 밝은색 도료를 칠해 건물의 온도를 낮추는 것을 의미합니다. 지붕에 흰색과 같이 태양열 반사와 방사 효과가 있는 도료를 시공하면 여름철 표면온도를 14℃∼20℃까지 낮추는 효과를 얻을 수 있으며, 전기사용량은 최대 25%까지 절감할 수 있습니다. 
 

출처:  www.roofingtri.com

 

태양에너지는 가시광선 43%, 적외선 52%, 자외선 5%로 구성돼 있는데, 흰색과 밝은색의 쿨루프는 태양에너지 대부분을 차지하는 가시광선과 적외선을 차단해 지붕으로 유입되는 태양에너지를 감소시키는 원리입니다. 

 

쿨루프는 한여름 도시열섬을 완화하고 건물의 에너지 사용량을 낮추어 결국 온실가스 배출을 낮추는 효과를 가져올 수 있습니다. 

 

태양의 복사에너지 활용, #복사냉각(Radiative Cooling) 
 

출처: buffalo.edu


‘복사’는 빛으로 에너지를 전달하는 방법으로, 태양과 지구 사이에는 에너지를 전달해 주는 고체나 액체, 또는 기체 같은 물질이 없기 때문에 전도나 대류 방식으로는 에너지가 전달되지 않습니다. 따라서 태양에서 나오는 에너지는 오직 빛에 의해 복사라는 방식을 활용하여 지구까지 되는데, 햇빛이 잘 비치는 장소가 따뜻한 것은 태양의 복사에너지를 받았기 때문입니다. 

 

반대로 밤이 되어 태양이 사라지면 복사에너지를 반대로 방출하면서 지표와 대기의 온도가 떨어져 냉각되는데, 이 현상을 ‘복사냉각’이라 합니다. 복사냉각원리를 이용해 에너지 소비 없이 온도를 낮추는 ‘복사냉각기술’이 전 세계적으로 연구되고 있는데요, 물체가 태양으로부터 에너지는 적게 받고 복사열을 방출하게 함으로써 온도를 낮추는 원리입니다. 
 

스탠포드 대학에 설치된 복사냉각기술 냉각시스템(출처: 미국 스탠퍼드 대학)


복사냉각기술은 미국뿐만 아니라 전세계적 연구소에서 개발이 진행되고 있는데요, 지난해 국내 연구팀이 실리카가 코팅된 다공성 양극 산화 알루미늄을 이용해 에너지 소비가 필요없는 복사냉각기술을 개발해 관심을 모은 바 있습니다. 

 

이 기술을 이용한다면 빌딩 창문이나 벽면에 태양빛을 반사하거나 원적외선 빛을 흡수∙방사함으로써 에너지를 방출하는 제로 에너지 빌딩이 가능합니다. 

 

반사된 빛을 다시 반사시키는 #재귀반사(Retro-reflection)

  

반사와 재귀반사 비교(출처: nextstage.com)


‘재귀반사’란 광원으로부터 온 빛이 물체의 표면에 반사되어 다시 광원으로 돌아가는 반사입니다. 이 원리를 이용해 만들어지는 것이 바로 도로 표지판과 차선페인트, 반사안전조끼 등입니다. 재귀반사를 이용해 차량의 헤드라이트에서 나온 빛이 표지만이나 차선에 닿았을 때 다시 차량으로 되돌아가기 때문에 어두운 밤에도 이를 잘 볼 수 있습니다. 
 

재귀반사기술을 적용했을 때(우측)(출처: researchgate.net)


최근 건물창문에 재귀반사기술을 활용하여, 태양의 고도에 따라 빛이 재귀반사되거나 빛이 투과되게 하여 에너지 절감이 가능한 창호기술이 개발되고 있습니다. 이는 건물 유리창을 통한 옆 건물로의 빛 반사량을 줄여 빛 반사 피해 및 도시열섬현상을 감소시킬 수도 있습니다. 

태양 에너지를 반사시키는 기술을 활용해 에너지 없이도 집과 건물 내부를 시원하게 해주는 기술을 살펴보았습니다. 쿨루프는 2010년 미국 뉴욕에서 처음 시행된 이후 전세계적으로 진행되고 있으며 국내에서도 관공서 및 취약계층 가구 등에 적극적으로 적용되고 있습니다. 복사냉각기술과 재귀반사기술도 상용화된다면, 머지않은 미래에는 에어컨이 없어도 되는 세상이 오지 않을까요? 

 

 

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Posted by 한화솔루션/케미칼

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