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Nov 24, 2023

페인트는 겨울에는 내부에, 여름에는 외부에 열을 유지합니다.

연구원들은 다양한 색상으로 생산된 새로 발명된 페인트가 건물 및 기차와 같은 기타 공간에서 난방 및 냉방의 필요성을 줄일 수 있음을 보여줍니다.

연구원들은 다양한 색상으로 생산된 새로 발명된 페인트가 건물 및 냉장 화물용 기차 및 트럭과 같은 기타 공간에서 난방 및 냉방의 필요성을 줄일 수 있음을 보여줍니다.

새로운 페인트로 코팅된 다양한 모양의 다양한 재료의 물체. (이미지 출처: Yucan Peng)

스탠포드 대학 과학자들은 집과 기타 건물을 여름에는 시원하게, 겨울에는 따뜻하게 유지하여 에너지 사용, 비용 및 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있는 새로운 종류의 페인트를 발명했습니다.

공간 난방 및 냉방은 전 세계 에너지 사용의 약 13%, 온실가스 배출의 약 11%를 차지합니다. 오늘 Proceedings of the National Academy of Sciences에 발표된 연구에 따르면, 새로운 페인트는 인공적이고 추운 환경을 사용한 실험에서 가열에 사용되는 에너지를 약 36% 줄였습니다. 인공적인 따뜻한 조건에서 냉각에 필요한 에너지를 거의 21% 줄였습니다. 외벽과 지붕에 새로운 페인트를 칠한 미국 전역의 다양한 기후 지역에 있는 전형적인 중층 아파트 건물을 시뮬레이션한 결과 총 난방, 환기 및 냉방 에너지 사용량이 1년 동안 7.4% 감소했습니다.

이번 연구의 수석 저자이자 재료 과학 및 공학 교수인 Yi Cui는 "에너지 효율성 향상으로 인해 난방으로 인한 에너지 및 배출량은 계속 감소할 것으로 예상되지만 특히 온난화 세계의 개발도상국에서는 에어컨 사용이 증가하고 있습니다"라고 말했습니다. , 에너지 과학 및 공학, SLAC 국립 가속기 연구소의 광자 과학.

Stanford Doerr School of Sustainability 산하 Precourt Institute for Energy와 Sustainability Accelerator를 이끌고 있는 Cui는 "난방과 냉방 모두 탄소 배출 제로 목표를 달성하기 위해 전 세계적으로 에너지와 배출을 줄여야 합니다"라고 말했습니다. “사람의 생활 공간과 작업 공간, 그리고 그 주변 환경 사이의 열 교환을 줄이는 방법이 점점 더 주목받고 있으며, 창문용 저방사율 필름과 같은 단열 강화를 위한 새로운 소재가 요구되고 있습니다.”

Yucan Peng(이미지 출처: Yucan Peng 제공)

현재 저방사율 페인트는 일반적으로 금속성 은색 또는 회색 색상을 띠고 있어 미적 측면에서 사용이 제한됩니다. 새로 발명된 페인트는 알루미늄 플레이크를 사용하는 적외선 반사 바닥층과 다양한 색상의 무기 나노입자를 사용하는 초박형 적외선 투명 상부층의 두 가지 레이어가 별도로 적용됩니다. 햇빛의 적외선 스펙트럼은 표면에 흡수될 때 지구 자연 가열의 49%를 유발합니다.

열을 차단하기 위해 페인트를 외벽과 지붕에 적용할 수 있습니다. 이 적외선의 대부분은 새 페인트의 색상 레이어를 통과하고, 아래 레이어에서 반사된 다음 건축 자재에 열로 흡수되지 않고 빛으로 다시 전달됩니다. 내부의 열을 유지하기 위해 페인트는 내부 벽에 적용되며, 아래쪽 레이어는 공간을 가로질러 에너지를 전달하고 사람의 눈에는 보이지 않는 적외선 파동을 반사합니다.

특히, 고중적외선의 최대 80%가 페인트에 의해 반사되어 추운 날씨에는 내부에 열을 유지하고 더운 날씨에는 외부에 열을 유지하는 대부분의 작업을 수행합니다. 또한 컬러 레이어는 일부 근적외선을 반사하여 냉방 효율을 높여줍니다. 연구팀은 흰색, 파란색, 빨간색, 노란색, 녹색, 주황색, 보라색, 짙은 회색의 페인트를 테스트했습니다. 연구진은 이 페인트가 동일한 색상의 기존 페인트보다 높은 중적외선 반사율이 10배 더 우수하다는 사실을 발견했습니다.

페인트는 건물 너머에 적용되어 다른 곳의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 냉각 비용이 운송 예산의 절반까지 차지할 수 있는 냉장 운송에 사용되는 트럭과 기차 차량을 다룰 수 있습니다.

Jian-Cheng Lai (이미지 출처: Jian-Cheng Lai 제공)