셀룰로오스 에어로겔에 실리카 결합…햇빛 반사율 93.5% 보고

중국 연구진이 셀룰로오스 나노섬유에 실리카 등을 결합한 다공성 소재의 수동 냉각 성능을 시험해 태양광 반사율 93.5%를 보고했다. 연구 결과는 26일 학술지 《ACS Applied Materials & Interfaces》에 온라인 공개됐다.

연구진은 셀룰로오스 나노섬유를 바탕으로 실리카와 메틸트리메톡시실란을 넣어 복합 에어로겔을 만들었다. 에어로겔은 내부에 빈 공간이 많은 가벼운 고체다. 논문 초록에 따르면 시험 시료의 중적외선 방사율은 94.3%였다.

햇빛은 돌려보내고 열은 방출

수동 복사 냉각은 햇빛 흡수를 줄이면서 물체의 열을 적외선으로 내보내는 방식이다. 전력을 쓰는 냉방장치와 원리는 다르다. 연구진이 제시한 수치는 시료의 광학 특성과 시험 환경에서 관찰한 결과이지 건물 실내 온도가 그만큼 내려간다는 뜻은 아니다.

별도의 《Science》 연구는 방사 냉각의 성과가 소재를 놓는 방향에도 좌우된다는 점을 보여준다. 2024년 발표된 이 연구는 수직면에서 하늘을 향한 열 방출이 제한되고 달궈진 지면에서 열을 받을 수 있다고 설명했다. 이번 복합 에어로겔의 결과를 건물 외벽 전체에 그대로 적용할 수 없는 이유다.

단열·흡음 수치도 제시…실사용 검증은 남아

새 연구 초록에 제시된 최저 열전도율은 0.034 W/(m·K)다. 1000~6300Hz 범위의 평균 흡음계수는 0.78이었다. 연구진은 물방울의 접촉각도 137.2도로 측정해 물이 표면에 잘 퍼지지 않는 특성을 보고했다. 각각 다른 성질을 측정한 값이므로 하나의 냉각 성능 지표로 합쳐 해석할 수는 없다.

초록은 야외 온도차와 난연 성능도 언급하지만, 공개 초록만으로 온도차의 비교 대상과 시험조건을 충분히 확인하기 어렵다. 장기간 비·자외선에 노출된 뒤에도 같은 성능을 유지하는지, 실제 건물에 붙여 냉방 전력을 줄일 수 있는지는 별도 시험이 필요하다. 이번 발표는 소재 단계의 연구 결과다.

원문: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.6c16134

배경 연구: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2524

대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크