완벽한 단열재의 개발

KISTI 미리안『글로벌동향브리핑』 2010-03-04

열을 전혀 흡수하지 않으면서도, 열을 반사하는 재료인 완벽한 단열재가 미국 MIT와 Sandia 국가연구실 연구원들에 의해 개발되었다. 이 완벽한 단열재는 난방비용을 절감할 뿐 만 아니라, 컴퓨터의 냉각기 적용은 물론 휴대폰의 자료 다운로드 속도를 향상시키게 할 수 있을 것이다. 이번 연구결과는 저온의 완벽한 단열재의 개발이라는 주제로 ACS Nano Letters 저널에 발표되었는데, 이 논문의 공동저자이며 MIT 대학 과학자인 Edwin Thomas는 이 단열재를 향하는 모든 열은 다른 방향으로 반사된다고 밝혔다. 또한, 만일 이 개발된 단열재를 집의 벽에 적당한 곳에 적용한다면, 사람 몸에서 배출되는 열만으로도 난방이 가능하다고 주장하였다. 현재 MIT 과학자들은 기가헤르츠(gigahertz) 크기의 초미세 극초음파(hypersonic wave)를 제어할 수 있는 10 나노미터 수준의 구조물을 개발하였다. 이는 큰 의미를 갖는데, 극초음파는 열을 의미하기 때문이다. 즉, 음파가 매우 작아질 때, 이는 열파(heat wave)로서 작용하기 때문이다. 만일 어떤 물질의 열적 성질에 영향을 미칠 수 있는 방법을 얻을 수 있다면, 이는 다른 새로운 가능성을 이끌어 낼 수 있다고 Caltech 소속 과학자인 Oskar Painter 는 밝혔다. 음파는 열을 제어할 수 있다. 빛은 전기를 제어를 할 수 있다. Painter 에 따르면, 이 기술을 이용하여 새로운 영역의 장치가 개발될 수 있으나, 최종적인 실용화를 위해서는 몇 년이 걸릴 것이라고 언급하였다. 완벽한 단열재 연구를 하는 곳은 MIT 뿐 만은 아니다. Sandia 국가연구실과 New Mexico 대학의 연구팀 또한, 새로운 열제어 물질 개발 연구를 수행하고 있다. Sandia 국가연구실 소속 과학자인 Roy Olsson은 연구팀은 광자(photon), 광자와 전자 이 모두를 동시에 제어할 수 있는 장치를 개발할 것이라고 밝혔다. 현재까지 MIT, Sandia 국가연구실, New Mexico 대학교 및 다른 과학자들이 개발한 완벽한 단열재는 어느점 이하에서 성능을 발휘한다. 온도가 내려갈수록, 파장이 길어져, 파장을 제어하기 더욱 쉽기 때문이다. 상온에서 열을 반사시키기 위해서, 과학자들은 1 내지 10 나노미터의 구조를 형성시켜야 할 것이다. Olsson 연구팀은 이러한 구조 형성이 가능하다는 이론적 증거를 확인하였고, 향후 수개월 내에 이 구조를 형성시켜 상온 열 반사재를 테스트할 예정이다. 컴퓨터 칩 제조업체인 인텔사는 이미 30 나노미터 수준의 패턴을 대량 생산할 수 있다고 한다. 그러나, 인텔은 어떠한 순간에도 건축용 단열재 시장에 진입하지 않을 것으로 생각된다고 Olsson 은 언급한다. 나노수준의 패턴 형성을 통해 칩을 생산하는 기술은 여전히 비싸다. 이는 가정용 벽면재 생산을 위해서는 매우 비싸다는 의미이다. 그러나, 일정한 온도 조건을 유지해야만 하는 궤도 운전 인공위성을 위해, 개발중인 단열재는 인공위성의 경량화, 비용의 절감 및 에너지 조건 유지를 위해 이상적일 것이다. 가정용 용도를 위해 열제어 칩의 개발은 시간에 따라 온도가 올라가는 노트북 컴퓨터의 온도를 낮추고, 배터리의 수명을 연장시킬 수 있을 것이다. 또한, 개발될 단열재는 더 많은 통화량과 자료전송을 위한 에너지 효율성을 갖춘 휴대용 전화기와 통신타워에 적용될 수 있을 것이다. 출처 : Discovery