더운 여름에 창문은 종종 애증의 관계입니다. 창문은 밝은 자연 채광과 넓은 전망을 실내로 가져오지만 열 침입의 주요 통로가 되기도 합니다. 암막커튼이나 암막필름 등 전통적인 단열방식은 폭염을 막을 수는 있지만 실내 채광과 창밖의 아름다운 풍경을 희생할 수밖에 없습니다. 그러나 이 딜레마는 곧 과거의 일이 될 수도 있습니다.
노트르담대학교 연구팀은 최근 양자컴퓨팅과 머신러닝 기술을 활용해 열을 발생시키는 자외선과 적외선을 효과적으로 차단하면서 유리를 맑고 투명하게 유지해 실내 온도를 크게 낮출 수 있는 새로운 유형의 투명 창 코팅 개발에 성공했다고 발표했다.
이번 연구의 핵심에는 투명방사냉각(TRC)이라는 기술이 있다. 이 프로젝트의 리더이자 노트르담대학교 에너지 연구 교수인 Tengfei Luo는 일반 유리창은 햇빛의 열 복사가 실내로 침투하여 에어컨 부하가 급격히 증가한다고 설명했습니다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 기존의 시행착오 방식을 사용하지 않고, 양자컴퓨팅을 활용한 머신러닝 모델을 혁신적으로 도입했다. 이 강력한 컴퓨팅 도구를 사용하여 매우 짧은 시간에 수많은 재료 조합에서 최적의 솔루션을 선별하고 실리카, 산화알루미늄, 산화티타늄 등 일반적인 재료로 구성된 초박형 다층 구조를 설계하고 그 표면을 콘택트렌즈에 일반적으로 사용되는 폴리머 층(PDMS)으로 덮었습니다.
새로운 코팅은 첨단 기술의 "건축 선글라스"처럼 작동하지만 일반 선글라스보다 더 똑똑합니다. 가시광선을 선택적으로 투과시켜 충분한 실내 조명과 선명한 시야를 보장합니다. 동시에 거울처럼 작용하여 태양에 열을 전달하는 자외선과 근적외선을 반사할 수 있으며 심지어 복사 냉각 원리를 사용하여 대기를 통해 외부 공간으로 직접 열을 "방출"할 수도 있습니다. 더욱 주목할 점은 이번 연구에서는 한낮의 직사광선이든, 아침저녁의 비스듬한 햇빛이든, 태양이 어떤 각도에 있든 효율적인 단열 성능을 유지할 수 있도록 코팅 구조를 더욱 최적화해, 과거 유사 기술이 특정 각도에서만 기능할 수 있었던 한계를 극복했다는 점이다.
시뮬레이션 테스트와 실제 실험 데이터를 바탕으로 이 새로운 윈도우 필름은 덥고 건조한 기후에서 건물 에어컨 냉각 비용을 약 31% 절감할 것으로 예상됩니다. Teng Fei 교수는 이 코팅이 주거용 건물과 사무용 건물의 유리 커튼월에 적합할 뿐만 아니라 향후 자동차 창문에도 적용될 것으로 예상되며 이는 전기 자동차의 주행 거리를 향상시키는 데 특히 중요하다고 말했습니다. 이 기술은 더욱 성숙해지고 대규모로 생산될수록 우리가 높은 전기요금과 찜통더위 걱정 없이 햇빛과 아름다운 풍경을 즐길 수 있어 향후 녹색건축과 에너지 절약 및 배출저감 분야의 핵심기술로 자리잡을 것으로 기대된다.
/ScitechDaily에서 편집됨