전기 없이 여름 3.7도 낮추고 겨울 3.5도 높이는 소재 작성일 11-18 26 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, 스스로 온도 조절하는 나뭇잎 따라한 신소재 개발</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="FT2RdOAiLg"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="21160967b563610dcb593aaea9ed1f7413835199c843d8fe49e35edf180e1878" dmcf-pid="3yVeJIcnno" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 연구팀은 포플러 나뭇잎처럼 주변 환경에 따라 스스로 투명도와 수분을 조절해 전력 없이 여름엔 시원하고 겨울엔 따뜻하게 만드는 하이드로겔 소재를 개발했다. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/18/dongascience/20251118111945357xfsl.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1f3kDZSrdN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/18/dongascience/20251118111945357xfsl.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 연구팀은 포플러 나뭇잎처럼 주변 환경에 따라 스스로 투명도와 수분을 조절해 전력 없이 여름엔 시원하고 겨울엔 따뜻하게 만드는 하이드로겔 소재를 개발했다. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="88093e6be237adf759f4befc36d1c1f8900dd54441408860ed27778940bf4e55" dmcf-pid="0BNsI0GhLL" dmcf-ptype="general">스스로 온도를 조절하는 소재가 개발됐다. 전력 소비 없이 여름엔 시원하게, 겨울엔 따뜻하게 만드는 차세대 냉난방 기술이다.</p> <p contents-hash="02cb2b52130e96743066c1774d95bf36831db524c3bbc46252812331158db5be" dmcf-pid="pbjOCpHlen" dmcf-ptype="general"> KAIST는 송영민 전기및전자공학부 교수팀이 김대형 서울대 교수팀과 공동으로 포플러 나뭇잎의 열조절 방식을 모사한 '유연 하이드로겔 기반 열조절기(LRT, Latent-Radiative Thermostat)’를 개발했다고 18일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 4일 게재됐다.</p> <p contents-hash="20133a33701aa37f1179b551d011d442637a92d613cc2aee62c641c06a023a67" dmcf-pid="UKAIhUXSei" dmcf-ptype="general"> 포플러 나무는 더울 때 잎을 말아 뒷면을 드러내 햇빛을 반사한다. 밤에는 잎에 맺힌 수분이 열을 내보내 추위를 막는다. 연구팀은 나무가 환경에 맞춰 스스로 온도를 조절하는 방식을 인공소재로 만들었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b6c771bb6d9dd5cdd3620626dadb008836772259c53981522a55916b567ff245" dmcf-pid="u9cCluZvLJ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="환경 변화에 따라 스스로 냉난방 모드를 전환하는 하이드로겔 소재의 작동 원리. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/18/dongascience/20251118111946640cifd.jpg" data-org-width="635" dmcf-mid="tBMajWOcna" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/18/dongascience/20251118111946640cifd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 환경 변화에 따라 스스로 냉난방 모드를 전환하는 하이드로겔 소재의 작동 원리. KAIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="769b6d5790d0f98fe66c99913c407af17714bc74e877fac3495b43a194ef0c76" dmcf-pid="72khS75TRd" dmcf-ptype="general">LRT의 핵심 소재는 '리튬 이온(Li⁺)'과 '하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC)'를 PAAm 하이드로겔에 결합한 구조다. Li⁺는 주변 수분을 흡수·응축해 잠열을 조절한다. HPC는 온도 변화에 따라 투명·불투명하게 변하며 태양빛의 반사·흡수를 조절한다. PAAm 하이드로겔은 폴리아크릴아마이드라는 고분자로 만든 젤 형태 물질로 물을 많이 머금을 수 있다.</p> <p contents-hash="60a4365683659bd87b533e75aa100d24998951a63b6bf0fbb5fad254e92fda8a" dmcf-pid="zVElvz1yJe" dmcf-ptype="general"> 온도가 올라가면 HPC 분자들이 뭉치면서 PAAm 하이드로겔이 불투명해진다. 태양광이 반사되어 자연 냉각 효과가 강화된다. LRT는 온도·습도·조도에 따라 자동으로 네 가지 열조절 모드로 전환된다.</p> <p contents-hash="9f5ad6ebe3c7933074c38ed2bc440c019c21687c8fc02823ed970d6870342f7c" dmcf-pid="qfDSTqtWiR" dmcf-ptype="general"> 이슬점 이하의 밤·한랭 환경에서는 공기 중 수분을 흡수·응축하며 열을 방출해 따뜻함을 유지한다. 약한 태양광이 비치는 추운 낮에는 태양빛을 투과시킨다. 흡습된 수분이 근적외선을 흡수해 난방 효과를 낸다.</p> <p contents-hash="51575562fc5495dd4c823f12ffbd41cf8cfae11fadadadff4ccfc6adbce83ce9" dmcf-pid="B4wvyBFYeM" dmcf-ptype="general"> 고온·건조한 환경에서는 내부 수분이 증발하며 강력한 증발 냉각이 일어난다. 강한 태양광 아래 고온 조건에서는 HPC가 불투명해져 태양빛을 반사한다. 동시에 증발 냉각이 작동해 온도를 낮춘다.</p> <p contents-hash="b11406f4404af53b7d48d3907eec60f58fa3a268b7cb6525c93f97a5f73c2053" dmcf-pid="b8rTWb3Gex" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 Li⁺와 HPC의 농도를 조절해 다양한 기후 조건에 맞게 열조절 특성을 세밀하게 조정할 수 있음을 확인했다. TiO₂ 나노입자를 추가해 소재의 내구성과 기계적 강도를 크게 향상시켰다. TiO₂ 나노입자는 소재의 강도와 안정성을 높이고 자외선으로부터 분해되는 것을 막는 데 널리 쓰이는 보강·안정화 입자다.</p> <p contents-hash="73a72c2a4305fcdb489327ea05b6cdc4abfae70c29fb50ff5ccc8aa18cd1a6e2" dmcf-pid="KKAIhUXSRQ" dmcf-ptype="general"> 실외 실험 결과 LRT는 기존 냉각 소재보다 여름에 최대 3.7°C 더 낮은 온도를 유지했다. 겨울에는 최대 3.5°C 더 높은 온도를 유지했다. 7개 기후대 대상 시뮬레이션에서는 기존 지붕 코팅보다 연간 최대 153 MJ/m²의 에너지 절감 효과가 나타났다.</p> <p contents-hash="e41979b874eb053ad899d3c97d66fbad1d10e3bd8b941dedcf030eafcbdd0b5c" dmcf-pid="99cCluZvJP" dmcf-ptype="general"> 송영민 교수는 "자연의 지능형 열조절 전략을 공학적으로 재현한 기술"이라며 "계절과 기후 변화에 스스로 적응하는 열관리 장치를 제시했다는 데 의미가 있다"고 밝혔다.</p> <p contents-hash="dc5ea45fcb96684e935cef22ffb08ab1d43bfc676c3af968716899e91214ac4c" dmcf-pid="22khS75Tn6" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 건축 외벽·지붕, 재난 임시시설, 야외 저장소 등 전력 기반 냉난방이 어려운 환경에서 LRT를 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.</p> <p contents-hash="a3b356c3b0a2c984831f264d84e729ffddbc47724d479cfbc01f82771e8219ff" dmcf-pid="VVElvz1yM8" dmcf-ptype="general">[조가현 기자 gahyun@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “포플러나무처럼” 지능형 냉·난방 조절장치 개발 11-18 다음 애플 차세대 XR ‘비전프로’ 국내 상륙 임박 11-18 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
