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온도에 감응하는 에너지 절약형 스마트 지붕의 개발

부서
환경과
작성자
김경애
등록일
2010-08-05
조회수
9566

 


 


 


온도에 감응하는 에너지 절약형 스마트 지붕의 개발


 


 


 


밝은 색을 가져 빛을 반사시키는 냉형 지붕 또는 쿨 루프(cool roof)는 여름에 에어컨 비용을 낮추지만, 반대로 겨울의 난방비를 증가시킨다. 반대로, 햇빛을 흡수하여 난방비를 줄일 수 있는 검은 지붕 타일은 여름에 지붕을 달군다. 이 두 가지 장점을 모두 갖는 지붕은 현재까지 개발되지 않았다.


 


 


과학자들의 보고에 따르면, 최근 패스트푸드점의 폐식용유를 이용하여 개발한 지능형 지붕 코팅재는 온도계를 읽을 수 있다고 한다. 이 코팅재는 외부 기후에 감응하여 온도가 설정된 온도를 초과할 때 햇빛을 반사시키거나, 투과시켜 자동으로 역할을 변화시킨다.


 


 


연구원들은 이러한 코팅재에 대한 결과를 샌프란시스코에서 개최된 239차 미국 화학회(239th National Meeting of the American Chemical Society: ACS)에서 발표하였다.


 


 


이 재료로 코팅된 지붕은 그을릴 정도로 강한 여름 햇빛을 반사시켜 에어컨 비용을 절감한다. 매우 추운 겨울에, 이 코팅재는 역할을 바꿔 햇빛을 투과시킴으로 내부를 따뜻하게 한다.


 


 


이 프로젝트를 이끄는 Ben Wen 박사는 이 재료는 현재까지 개발된 가장 혁신적이고, 실질적인 지붕 코팅재라고 주장하였다. 그는 뉴욕소재 United Environment & Energy LLC 사의 부사장이다. 이 바이오계 지능형 지붕 코팅재는 기존의 쿨 루프(cool roof)와 비교할 때, 외부 환경에 감응하여 냉방 및 난방비용을 절감할 수 있는 특징을 갖는다고 한다. 이는 연료 및 전기의 절감은 물론, 기존의 석유계 지붕재료 대비 휘발성 유기물질의 배출을 줄일 수 있다고 한다. 추가적으로 감자튀김과 닭튀김을 위해 사용된 수백만 갤론의 폐식용유의 새로운 활용처를 제공할 것이라고 한다.


 


 


과학자들은 이미 지붕을 흰색으로 페인트 칠하여 빛을 반사시킴으로써 여름철 동안 건물을 서늘하게 유지할 수 있는 흰색 지붕(white roof)에 대해 지구 온난화 완화를 위한 검증을 완료하였다. 그러나, 흰색 지붕은 겨울철에도 빛을 반사하여 건물을 따뜻하게 하지 못하는 단점을 갖는다. 따라서, 흰색지붕은 여름에 혜택을 갖는 반면, 겨울철에는 치명적일 수 있다.


 


 


이 지능형 코팅재는 동절기와 하절기의 단점을 비켜가는 성질을 가졌다. 아스팔트 지붕타일에 대한 코팅 테스트에 있어 이 코팅재는 하절기에 지붕온도를 50-80 퍼센트를 감소시키는 결과를 보였다. 동절기에 코팅재는 지붕온도를 기존 지붕재료에 비해 80 퍼센트 향상시키는 결과를 보였다고 한다. Wen 박사 연구팀은 코팅재의 조성을 변화시킴으로써 물질을 변화시켜 특정 외부온도에서 반사성질을 투과성질로 변화시킬 수 있었다.


 


 


지붕온도가 외부환경 온도에 의해 몇 도 증가 또는 감소할지라도, 이러한 변화는 에너지 비용에 큰 차이를 나타내줄 수 있다고 Wen 은 밝혔다.


 


 


코팅재 생산에 있어, 폐식용유는 지붕에 적용하여 플라스틱 처럼 굳어질 수 있는 액상 폴리머로 가공된다. 튀김 냄새가 나는 처리전 페식용유와 달리, 가공된 폴리머는 냄새가 없다. 제조업자들은 첨가제의 종류에 따라 투명부터 검은색까지 음영을 조절할 수 있다. 이 물질은 비인화성이고, 무독성의 특징을 갖는다.


 


 


Wen 박사는 사용전 식용유의 지붕 적용에 대해서는 유사한 에너지 절감효과를 얻을 수 없음을 경고하고 있다. 순수 식용유의 경우 폴리머로 전환될 수 없고, 적외선 수준을 조절할 수 없는 주요 성분을 포함하지 않으며, 건물 적용시 화재 위험성을 가질 수 있다고 한다.


 


 


이 코팅재는 어떠한 지붕에도 적용할 수 있다. Wen 은 이 코팅재가 오랫동안 지속될 수 있고, 벗겨지더라도 재적용이 가능하다고 예상한다. 만일 추가적인 테스트가 성공적으로 끝난다면, 이 코팅재는 향후 3년 내에 상업화 될 것이라고 그는 예측한다. Wen 연구팀의 연구는 미국 에너지부의 지원을 받고 있다. 또한, 이 연구는 United Environment & Energy사의 Peng Zhang 와 Marianne Meyers가 함께 하고 있다.


 


 


* 출처 : Sciencedaily


             KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』


 


* 참고 : 국립환경과학원 환경정보도서관


 


 


 

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