[이미디어= 황원희 기자] 전 세계적으로 기온이 상승함에 따라, 더욱 지속 가능한 냉방 옵션에 대한 필요성도 증가하고 있다. UCLA 연구진은 여름과 겨울에 건물을 냉난방하는 저렴하고 확장 가능한 과정을 발견했다고 밝혔다.
미국 UCLA 사무엘리 공대 재료과학공학부 아스와스 라만 부교수가 이끄는 연구진은 열 관리를 최적화하기 위해 일반적인 건축 자재를 통해 복사열의 이동을 조작하는 새로운 방법을 자세히 설명하는 연구를 최근 '셀 리포트 피지컬 사이언스(Cell Reports Physical Science)'에 발표했다.
복사열은 뜨거운 표면으로 신체와 집을 따뜻하게 하고 전자기파 운반을 도와준다. 이는 거리와 주변 건물 등 주변 환경 사이의 지상 수준에서 광대역 스펙트럼 전체를 가로지른다. 반면 열은 대기 투과창으로 알려진 적외선 스펙트럼의 훨씬 더 좁은 부분에서 건물과 하늘 사이를 이동한다. 복사열이 건물과 하늘과 땅 사이를 이동하는 방식의 차이는 건물의 냉각에 오래 전부터 어려움을 줬다. 이 건물들은 외부 온도가 높을 때 지면과 주변 벽의 열을 유지하기 때문에 여름에는 냉각하기가 어려웠다. 겨울에는 실외 온도가 낮아지고 건물의 열이 사라지기 때문에 난방도 어렵다.
연구진은 그리스의 산토리니나 인도의 조드푸르와 같은 역사적인 도시에서 그 사례를 찾았다. 그 지역의 건물은 지붕과 벽이 햇빛을 반사하도록 해 건물들을 냉방해 왔으며 이는 수 세기 동안 행해져 왔다. 연구진은 최근 몇 년 동안 햇빛을 반사하는 시원한 지붕 코팅에 대해 큰 관심을 기을여왔다. 하지만 벽과 창문을 냉방하는 것은 훨씬 더 미묘하고 복잡한 도전을 요한다.
하지만 지붕에 강렬한 흰색 페인트를 칠해 햇빛을 반사하고 열을 하늘로 방출하는 방식으로 건물을 냉방하는 데 성공한 것으로 입증되면서 연구진은 건물과 주변 사이의 열 이동을 지상에서 더 잘 관리할 수 있는 소재를 찾기 위해 수동 복사 냉방 효과에 대한 연구에 착수했다. 연구진은 대기창 내에서 복사열을 우선적으로 흡수하고 방출할 수 있는 소재가 여름철에는 기존 건축자재보다 더 낮은 온도로 유지되고 겨울철에는 더 따뜻하게 지속될 수 있다는 것을 입증했다.
특히 가정용 플라스틱에서 흔히 볼 수 있는 폴리프로필렌과 같은 물질이 대기 창에서 매우 효과적으로 열을 선택적으로 방출하거나 흡수할 수 있다는 것을 발견했는데 이러한 물질은 일상적인 것과는 거리가 있지만, 동일한 확장성을 통해 가까운 미래에 온도 조절 건물을 볼 수 있다는 것을 뜻한다.
연구진의 접근 방식은 쉽게 접근할 수 있는 비용 절감 소재를 활용하는 것 외에도 가동 비용이 많이 들 뿐만 아니라 이산화탄소 배출에도 기여하는 에어컨과 히터에 대한 의존도를 줄여 에너지를 절약할 수 있다는 추가적인 이점도 있다.
연구진은 새로운 방법론이 쉽게 확장될 수 있으며 특히 전 세계적으로 기상 이변으로 인해 인명 피해가 늘어나고 있는 냉·난방 시스템에 대한 접근이 제한적이거나 전혀 없는 저소득층 지역에 영향을 미칠 것이라고 말했다.
연구진은 특히 남부 캘리포니아의 더위에 취약한 지역사회에서 실제 에너지 절감 효과를 입증하는 방법을 모색하고 있다.
한편 이 연구는 슈미트 사이언스 펠로우십인 로도스 트러스트와 알프레드 P. 슬론 재단, 국립과학재단에 의해 부분적인 지원을 받았다.
[저작권자ⓒ 이미디어. 무단전재-재배포 금지]
