혁신적인 외관 페인트 | 혁명적인 냉각 페인트: 건물이 땀을 흘려 에너지를 절약하는 방식 – 이미지: Xpert.Digital
싱가포르 연구진, 도시 열섬 현상 완화를 위한 냉각 벽 페인트 개발
혁신적인 외관 기술은 세 가지 냉각 메커니즘을 하나의 소재에 결합했습니다.
건물 냉방 기술의 획기적인 발전이 도시 열섬 현상 해결 방식을 근본적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대됩니다. 싱가포르 난양공과대학교 연구진은 개별 건물을 냉방할 뿐만 아니라 도시 환경 전체에 긍정적인 영향을 미치는 혁신적인 외장 페인트를 개발했습니다. 이 획기적인 기술은 세 가지 물리적 냉방 메커니즘을 하나의 소재에 결합하여 최대 40%의 에너지 절감 효과를 달성합니다.
적합:
페인트가 "땀을 흘리는" 현상의 과학적 원리
구성 및 구조
이 혁신적인 페인트는 콘크리트의 주요 구성 요소 중 하나인 수산화규소칼슘으로 만든 시멘트 유사 코팅을 기반으로 하며, 여기에 나노 입자를 첨가하여 제조됩니다. CCP-30이라고 불리는 이 조성물은 나노 입자로 변형된 수산화규소칼슘 겔의 다공성 네트워크로 구성됩니다. 이러한 다공성 구조 덕분에 페인트는 자체 무게의 약 30%에 해당하는 물을 함유할 수 있습니다.
3중 냉각 메커니즘
이 혁신적인 소재는 세 가지 서로 다른 냉각 원리를 사용합니다.
1. 매우 효율적인 반사
이 페인트는 젖었을 때에도 입사되는 햇빛의 88~92%를 반사합니다. 기존의 흰색 페인트와 달리 적외선 영역 전체를 반사하는 것이 아니라, 주로 8~13마이크로미터 파장 범위의 빛만 반사합니다.
2. 수동 복사 냉각
이 페인트는 흡수된 열의 최대 95%를 적외선으로 방출합니다. 이러한 파장은 대기 투과창 내에 있어 거의 방해받지 않고 우주로 반사되므로, 일반적인 흰색 페인트칠을 한 건물에 비해 주변 지역의 열 축적이 줄어듭니다.
3. 증발 냉각
결정적인 돌파구는 세 번째 메커니즘에 있습니다. 나노 입자는 빗물과 습기로부터 수분을 흡수하고 사람의 피부에서 땀이 나는 방식과 유사하게 천천히 방출합니다. 저장된 수분이 증발할 때 주변에서 많은 양의 열을 흡수합니다.
탁월한 성능 데이터
열대 기후에서의 냉방 성능
세계에서 가장 습한 도시 중 하나인 싱가포르에서 실시된 현장 테스트에서 새로운 페인트는 놀라운 결과를 보여주었습니다. CCP-30 페인트는 열대 기후에서 시판되는 기존 냉각 페인트보다 최대 10배 높은 냉각 성능을 제공했습니다. 이는 기존의 복사 냉각 페인트가 공기 중의 수증기가 표면 근처에 열을 가두는 습한 환경에서 성능이 저하되는 점을 고려할 때 특히 중요한 결과입니다.
장기 테스트를 통해 내구성이 확인되었습니다.
싱가포르의 열대성 기후에서 2년간의 강렬한 햇볕과 비에도 불구하고, 이 혁신적인 페인트는 완벽하게 하얀색을 유지한 반면, 기존의 흰색 페인트와 상업용 냉각 페인트는 누렇게 변색되었습니다. 이러한 내구성은 시간이 지나도 높은 반사율과 냉각 성능을 유지하는 데 매우 중요합니다.
에너지 절약 및 환경적 영향
에너지 소비량의 상당한 감소
건물 대상 시범 연구 결과, 기존 냉방 방식 대비 30~40%의 에너지 절감 효과가 나타났습니다. 수명주기 분석에 따르면, 표준 페인트 대비 기능 단위당 이산화탄소 배출량이 28% 감소한 것으로 확인되었습니다. 이러한 절감 효과는 매우 중요합니다. 전 세계 건물 냉방은 전체 전력 소비량의 약 20%를 차지하며 이산화탄소 배출에 상당한 영향을 미치기 때문입니다.
도시 열섬 현상 완화
싱가포르 난양공과대학교(NTU)에서 실시한 실제 실험 결과, 냉각 페인트는 보행자가 체감하는 온도를 최대 1.5도까지 낮출 수 있는 것으로 나타났습니다. 페인트칠을 한 구역은 하지 않은 구역보다 하루 중 가장 더운 시간대에 최대 2도까지 낮았습니다. 또한, 페인트칠을 한 건물과 보도에서는 열 방출량이 약 30% 감소했습니다.
적합:
실제 적용 및 향후 전망
최적 작동 조건
개발된 페인트는 습하고 햇볕이 강하며 인구 밀도가 높은 환경에서 최고의 잠재력을 발휘합니다. 싱가포르를 비롯한 열대 지역의 많은 대도시들은 향후 냉방 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 최적의 장소입니다.
시범 프로젝트가 이미 진행 중입니다.
이 기술은 이미 실제 현장에서 시험되고 있습니다. 싱가포르 산업개발공사(JTC)는 부킷 바톡과 신밍 지역의 건물에 반사 페인트 코팅을 적용할 계획입니다. 또한, 난양공과대학교(NTU)는 2020년 부킷 푸르메이의 주택개발청(HDB) 아파트 두 동에 냉각 페인트를 시험 적용했으며, 이후 HDB는 탐피네스 지역의 130개 동으로 적용 범위를 확대했습니다.
자립형 속성
CCP-30 페인트가 특히 특별한 이유는 자체 냉각 기능 때문입니다. 이 페인트는 빗물과 대기 습도를 흡수하여 시간이 지나도 증발 냉각 효과를 유지하며, 젖었을 때의 빛 반사 특성에는 영향을 미치지 않습니다.
과학적 혁신: 에너지 투입 없이 온도를 낮추는 수동 냉각 기술.
이 혁신적인 냉각 페인트는 에너지를 전혀 소비하지 않으면서도 탁월한 냉각 성능을 제공하는 패시브 냉각 기술의 획기적인 발전을 보여줍니다. 에너지 절약, 배출량 감소, 그리고 도시를 자연적으로 냉각하는 능력을 갖춘 CCP-30은 한 겹의 페인트칠만으로도 기후 변화 대응에 중요한 역할을 할 수 있습니다.
권위 있는 학술지 '사이언스'에 발표된 이번 연구 결과는 지속 가능한 건물 냉방 기술 개발에 있어 중요한 전환점을 마련했습니다. 이 기술은 도시 열섬 현상을 완화하는 실용적이고 장기적인 해결책을 제시하며, 특히 전력 인프라가 부족하거나 냉방 비용이 부담스러운 개발도상국에서 큰 도움이 될 수 있습니다.
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