[고든 정의 TECH+] 전기 없이 온도를 10.5℃ 낮추는 마법의 신소재

이번 여름 지구 북반구 여러 나라가 역대급 무더위를 겪었습니다. 영국에서는 유례없는 폭염으로 기후 재난을 실감했고 다른 유럽 여러 나라에서도 사상 최악의 더위로 비상사태가 선포됐습니다. 지구 온난화가 점점 진행될 수밖에 없다는 점을 생각하면 이런 폭염이 앞으로는 일상이 될 것으로 우려됩니다.

하지만 그렇다고 에어컨 같은 냉방 기기를 더 많이 가동할 경우 온실가스 배출이 늘어나면서 지구 온난화가 더 심각해질 수밖에 없습니다. 값비싼 전기 요금 역시 부담입니다. 갈수록 커지는 냉방 수요를 합리적으로 해결하기 위해서 주목받는 기술이 에너지 투입 없이 주변보다 낮은 온도를 유지하는 수동 냉각(passive cooling) 기술입니다.

최근 MIT의 과학자들은 수동 냉각 소재만으로 주변보다 온도를 최대 10.5도 낮게 유지할 수 있는 기술을 발표했습니다. 비결은 복사 냉각과 기화 냉각을 동시에 사용하는 것입니다. 연구팀이 개발한 소재는 3개의 층으로 이뤄져 있습니다. 가장 아래층은 태양 빛을 반사하고 적외선 영역에서 복사 에너지를 방출하는 복사 냉각 층입니다. 두 번째 층은 기화 냉각층으로 수분을 머금고 있다가 열을 받으면 증발해 온도를 낮추는 다공성 하이드로젤로 되어 있습니다. 수동 냉각에 사용되는 두 가지 기술을 동시에 사용해서 효과를 더 높인 것입니다.

그런데 진짜 중요한 부분은 가장 위에 있는 폴리에틸렌 소재의 에어로젤 단열층입니다. 내부가 대부분 기체로 되어 있는 에어로젤은 매우 가볍지만 단열 성능이 우수한 신소재로 주목받고 있습니다. 연구팀이 개발한 에어로젤 단열층은 수증기와 복사 에너지는 통과시키지만, 외부의 열이 내부로 침투할 수 없게 차단합니다. 수동 냉각의 경우 주변의 따뜻한 온도에 의해 결국 온도가 주변과 같아지는데, 이를 단열재로 차단한 것입니다.

물론 원리상 수분을 보충해줘야 하며 공기 중 습도에 영향을 크게 받습니다. 수분 보충은 건조한 환경에서는 4일에 한 번, 습도가 높은 환경에서는 한 달에 한 번 정도면 충분하다는 것이 연구팀의 설명입니다.

연구팀은 이 수동 냉각 소재가 냉장고를 사용할 수 없는 환경에서 단순한 아이스박스보다 더 효과적으로 냉기를 보존하거나 에어컨 실외기의 온도를 낮게 유지해 에너지 효율을 높일 수 있을 것으로 보고 있습니다. 다만 에어로젤의 높은 가격이 상용화의 걸림돌입니다. 앞으로 이 단점을 극복하고 실용적인 수동 냉각 기술의 보급이 가능할지 궁금합니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com