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Nov 11, 2023

과학자들이 전기 요금을 줄일 수 있는 다채로운 새 페인트를 설계했습니다.

스탠포드 대학의 과학자들은 점점 늘어나는 에어컨과 히터에 대한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 수 있는 새로운 페인트를 설계했습니다. 다양한 색상으로 제공되며 올바르게 사용하면

스탠포드 대학의 과학자들은 점점 늘어나는 에어컨과 히터에 대한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 수 있는 새로운 페인트를 설계했습니다.

다양한 색상으로 제공되며 올바르게 사용하면 전기 요금과 배출량을 크게 줄일 수 있습니다.

이 페인트는 태양으로부터 나오는 중적외선을 최대 80% 반사할 수 있는데, 이는 기존 유색 페인트보다 반사율이 10배 더 높습니다.

중적외선은 일반적으로 건물 표면에서 열로 흡수됩니다. 건물 외부에 사용하면 페인트가 열을 차단하고 내부에 사용하면 열을 유지할 수 있습니다.

이처럼 페인트 개발자들은 다양한 기후에서 사용할 수 있는 '연중 에너지 절약 솔루션'을 제공한다고 밝혔다.

인위적으로 따뜻한 조건에서 테스트했을 때 페인트는 밀폐된 공간을 냉각하는 데 필요한 에너지 양을 거의 21% 줄였습니다. 인위적으로 추운 환경에서 테스트한 결과, 공간을 가열하는 데 필요한 에너지가 36% 감소했습니다.

연구원들은 건물 전체에서 페인트가 중층 아파트 건물의 난방, 환기 또는 냉방에 필요한 에너지의 7.4%를 절약할 수 있다고 추정합니다.

특히 미국의 건물이 미국 전체 에너지 소비의 약 40%를 차지하고 그 중 많은 부분이 난방, 환기 및 냉방에 사용된다는 점을 고려하면 이는 결코 적은 금액이 아닙니다.

전 세계적으로 기후 변화로 인해 극한 기온이 점점 더 심해지고 빈번해지고 있으며, 많은 경우 에어컨은 여전히 ​​더위를 이기는 최고의 방법입니다.

일부 추정에 따르면 2050년에는 전 세계 가구의 2/3에 에어컨이 설치될 것으로 예상됩니다. 이러한 장치는 의심할 여지 없이 생명을 구할 수 있지만 건물을 냉각시키는 가장 저렴하거나 친환경적인 방법은 아니며 탄소 배출과 대기 오염에 기여하고 결과적으로 생명을 위협합니다.

다른 페인트와 유약은 중적외선을 반사하는 데 도움이 되지만 스탠포드의 이 새 버전은 단순한 흰색이나 은색이 아닙니다. 색상은 흰색, 파란색, 빨간색, 노란색, 녹색, 주황색, 보라색, 짙은 회색 등 다양합니다.

이 무지개가 가능한 이유는 새 페인트에 연속으로 적용되는 두 개의 레이어가 있기 때문입니다. 첫 번째는 은색 알루미늄 플레이크가 포함된 반사 바닥 레이어입니다. 두 번째는 다채로운 무기 나노입자를 포함하는 적외선 투명 상단 레이어입니다.

이 이중층 디자인은 이전에 적외선의 다른 파장을 반사하기 위해 만들어졌기 때문에 꽤 효과적인 것처럼 보이지만 완전히 독특하지는 않습니다.

저자는 "페인트의 다양성은 다양한 모양과 재료의 다양한 표면에 대한 적용 가능성과 함께 페인트를 다양한 시나리오에서 광범위하게 유용하게 만듭니다."라고 썼습니다.

건물 외부에 사용할 경우 태양에서 나오는 적외선은 페인트의 상단 레이어를 통과하여 거울과 같은 하단 레이어에서 반사됩니다. 이렇게 하면 태양열이 건물에 흡수되지 않습니다.

더 좋은 점은 이 두 레이어 모두 발수성이며 습하고 더운 환경에서도 작동한다는 것입니다.

스탠포드의 재료 과학자 Yi Cui는 "난방과 냉방 모두에서 배출 제로 목표를 달성하기 위해 전 세계적으로 에너지와 배출을 줄여야 합니다."라고 말했습니다.

"사람의 생활 공간과 작업 공간, 주변 환경 사이의 열 교환을 줄이는 방법이 점점 더 주목받고 있으며, 창문용 저방사율 필름과 같은 단열 강화를 위한 새로운 소재가 요구되고 있습니다."

팀은 계속해서 기술을 개선하고 있으며 향후 페인트를 상용화하기를 희망하고 있습니다.

이 연구는 PNAS에 게재되었습니다.