[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 경희대학교 응용물리학과 김선경 교수팀이 추가적인 에너지 없이 열방출을 유도하는 나노구조를 통해 금속표면의 열복사를 유도할 수 있는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

복사냉각 기술은 주로 태양열에 의한 건축물의 온도 상승을 억제하는 목적으로 지난 1970년대부터 제안됐다.

최근 들어 광학 설계 기술, 나노 소재 합성, 나노구조 제작 기술 등의 발전에 힘입어 건축물 외에 광전자 소자, 의류 섬유 등에 적용 가능한 다양한 형태의 복사냉각 기술이 보고되고 있다.

특히 사물인터넷 기반 초연결 미래사회를 위한 전자회로 및 전원 모듈 등은 태양광이 조사되는 야외 환경에서의 열안정성이 특별히 요구되는데 전자회로 및 전원 모듈 등이 태양광에 장시간 노출되면 이로 인해 태양광에 의해 부품 온도가 상승하게 된다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 추가적인 에너지 없이 열방출을 유도하는 나노구조를 통해 금속표면의 열복사를 유도해냈다.

연구과정을 보면 두꺼운 방열판으로 열을 옮기는 대신 열복사를 돕는 나노구조를 도입한 아주 얇은 금속판으로 금속 자체가 냉각되도록 했다.

이어 실제 겨울철(평균대기 약 0∘C) 야외 태양광 노출 실험에서 나노구조가 적용이 안 된 기존 구리판과 비교하여 약 4∘C 이상의 냉각 효과를 확인했다.

이로 인해 여름철(평균대기 약 25∘C)을 가정해 시뮬레이션 한 결과에 의하면 10∘C 이상의 냉각 효과가 예측됐다.

이 연구의 핵심은 널리 쓰이는 금속인 구리판에 두께 500nm의 황화아연을 코팅하고 그 위에 정사각형 모양의 구리 타일을 도입하는 방식으로 ‘틈새 플라스몬’구조를 제안했다.

이 연구결과에 의하면 나노구조를 도입해 만든 복사 냉각 기술은 구리, 알루미늄, 은, 백금 등 산업체에서 쓰이는 모든 금속에 적용 가능하고 얇고 신축성이 있어 다양한 모양의 금속 발열체에 부착할 수 있다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업(중견후속연구)의 지원으로 수행됐고 나노과학 분야 국제학술지 나노레터스(Nano Letters)에 4월 21일 게재됐다.