전기 안 써도 '여름엔 시원, 겨울엔 따뜻'… KAIST가 찾은 은백양나무 잎의 비밀

은백양나무(Populus alba) 잎사귀. 잎 뒷면엔 굵고 촘촘한 흰 털이 있어, 강한 햇빛을 받으면 가시광·근적외선을 반사하는 ‘자연 거울’ 역할을 한다. /위키미디아 커먼스

에어컨이나 보일러 없이도 건물 스스로 온도를 조절할 수 있도록 돕는 새로운 기술이 등장했다. KAIST와 서울대 공동 연구팀은 전력 없이도 온도를 자동으로 조절하는 신소재를 개발했다고 18일 밝혔다.

◇은백양나무 잎의 비밀

KAIST 전기 및 전자공학부 송영민 교수팀과 서울대학교 화학생물공학부 김대형 교수팀은 은백양나무(Populus alba) 잎에서 아이디어를 얻었다.

은백양나무 잎 뒷면엔 굵고 촘촘한 흰 털이 있다. 이 뒷면이 강한 햇빛을 받으면 가시광·근적외선을 반사하는 ‘자연 거울’의 역할을 한다. 햇빛이 강할 땐 잎이 바람에 흔들리면서 뒤집히면서 빛을 반사해, 스스로 온도를 낮출 수 있다. 반대로 온도가 내려가면 햇빛을 더 흡수한다.

연구팀은 이 은백양나무 잎의 원리를 모방, ‘유연 하이드로겔 기반 열조절기(LRT·Latent-Radiative Thermostat)’라는 스마트 소재를 만들었다.

◇여름엔 더 시원, 겨울엔 더 따뜻

LRT 소재는 더워지면 물 분자가 움직여 표면 구조가 바뀌고, 태양빛을 더 많이 반사하면서 열을 식힌다. 덕분에 주변보다 최대 3.7°C까지 스스로 온도를 낮출 수 있다. 에어컨이 없어도 더 시원해지는 것이다.

반대로 기온이 내려가면 소재 구조가 바뀌어 태양빛을 더 많이 흡수하게 된다. 따뜻함을 가둬놓는 담요처럼 작동해, 최대 3.5°C 가량 더 따뜻해지는 효과를 보였다.

◇‘전력 자율형 건물’ 등에 적용 가능

연구팀은 이 기술이 상용화되면 건물 외벽, 지붕, 임시 시설, 창고, 공장 등 다양한 구조물에 적용할 수 있을 것으로 보고 있다. 전기 없이 스스로 냉·난방을 조절할 수 있기 때문이다.

폭염·한파로 냉·난방 비용이 급증하는 시대에 에너지 절감 효율을 높여줄 기술로 평가된다. 연구진은 “자연의 원리를 모방해, 전기를 더 쓰지 않아도 온도를 조절할 수 있는 새 패러다임을 열었다”면서 “건물·도시 차원의 에너지 소비를 크게 낮출 기술로 확장될 것”이라고 했다.

[LINK] 조선일보 송혜진 기자