에어컨 대신 페인트로 칠하세요! 울트라 화이트 페인트를 소개합니다!

에어컨 대신 페인트로 칠하세요! 울트라 화이트 페인트를 소개합니다!

대학생신재생에너지기자단 21기 안연빈

 

페인트가 에어컨을 대체한다고?

탄소중립으로 인해 기존의 화석연료를 사용하는 화력발전이 점점 줄어들고 신재생에너지에 많은 관심이 쏠리고 있다. 하지만 신재생에너지의 발전량은 화력발전의 발전량에 비해 아직 많이 모자란 상태이다.

기존의 전기를 사용하는 부분을 전기를 사용하지 않고 해결할 수만 있다면 신재생에너지의 모자란 발전량에 어느 정도 도움이 될 수 있을 것이다. 실제로 하얀색 페인트의 빛을 반사하는 성질을 이용하여 에어컨 냉방 전력을 줄이자는 아이디어는 기존에 나와있고, '쿨루프 사업'이라는 이름으로 시행되고 있다. 최근 이 아이디어를 좀 더 연구하여 빛의 98.1%를 반사하는 역사상 가장 흰 페인트인 '울트라 화이트 페인트'가 개발되었다는 소식이 들려왔고, 이에 대해 소개해보고자 한다.

울트라 화이트 페인트를 소개합니다!

하얀색은 모든 빛을 반사하는 성질이 있다. 시중에 판매되는 기존 하얀색 페인트는 빛의 80~90%를 반사한다고 한다. 하지만 울트라 화이트 페인트는 빛의 98.1%를 반사하므로 더욱 높은 효과를 보여줄 것이다.

울트라 화이트 페인트가 기존의 흰 페인트들보다 많은 빛을 반사하는 이유는 울트라 화이트 페인트 속 황산바륨에 비밀이 숨어있다.

빛을 산란시키는 정도는 입자의 크기에 따라 다른데, 크기가 큰 입자일수록 빛의 스펙트럼을 더욱 산란시킨다. 황산바륨은 입자의 크기가 고르지 않다는 특징이 있다. 따라서 연구팀은 빛의 효율적인 산란과 자외선 흡수를 최소화하기 위해 입자 크기가 다양하고 농도가 높은 황산바륨을 선택한 것이다.

울트라 화이트 페인트를 다양한 장소와 기상 조건에서 야외 테스트를 실시한 결과, 페인트를 칠한 부분이 정오에서 주위보다 13.3도 낮았다. 밤에도 7.2도 낮은 상태를 유지했다. 이 수치는 일반 건물의 에어컨 가동을 상쇄할 수 있을 만큼의 냉각 효과라고 한다.

[자료 1. 왼: 원본, 오: 적외선 카메라로 본 울트라 화이트 페인트]

출처 : Purdue 대학교

울트라 화이트 페인트 더 대단한 이유는?

울트라 화이트 페인트는 미국 퍼듀대학교 기계공학과 '슈린 루안(Xiulin Ruan)' 교수팀에 의해 개발되었다. 루안 교수팀의 울트라 화이트 페인트 특징은 빛 반사 뿐만아니라 적외선 열 방출 기능도 높다. 적외선 열 방출 기능이 중요한 이유는 주변을 냉각하기 위해서는 열을 적외선 형태로 외부로 방출해야 하기 때문이다. 게다가 대기에 흡수되지 않고 우주로 빠져나갈 수 있는 8~13㎛의 긴 파장이어야 냉각효과가 크다.

[자료 2. 퍼듀대학교 슈린 루안 교수의 울트라 화이트 페인트 샘플]

출처 : 퍼듀대학교

루안 교수는 울트라 화이트 페인트로 약 93m2(약 28평)의 지붕을 칠한다면 10kW에 달하는 냉각 효과를 얻을 수 있다고 추정했다. 이는 일반 가정에서 사용하는 에어컨보다 더 강력한 성능이다. 또한 도로나 옥상, 자동차 등을 울트라 화이트 페인트로 칠해 총 지구 표면의 0.5~1% 정도를 칠하게 된다면 지구온난화 현상을 역전시킬 수도 있을 것이라 말한다.

울트라 화이트 페인트는 무조건 좋을까?

앞서 언급했듯이 지붕을 빛 반사율이 높은 페인트로 칠하는 쿨루프 사업은 이미 진행 중이다. 쿨루프 사업에서 가장 많았던 질문 중 하나가 '겨울철에 난방 부하가 증가하지는 않나요?' 라는 질문이다. 이에 대한 답변 내용은 다음과 같다. 겨울철 90일 중 쿨루프로 인해 난방 부하가 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 기간은 36일 정도이다. 기존 쿨루프 사업에 사용된 페인트를 기준으로 일반 지붕과 쿨루프의 온도 차이는 8.4도 정도고 실내 온도 차이를 볼 때는 0.2도 정도의 차이로 난방 부하 증가는 거의 없다고 한다. 따라서 쿨루프 사업으로 냉방 전력을 줄이는 것에 대한 이점이 더 크다.

울트라 화이트 페인트가 본격적으로 사용된다면, 기존의 쿨루프 사업의 효율을 더 증대시킬 수 있을 것이다. 그리고 울트라 화이트 페인트는 금속 성분이 포함되어 있지 않아서 통신기기 냉각에도 적합하다. 이외에도 데이터센터, 자동차, 실외 전기장비 등 다양한 곳에서 사용될 수 있어서 전망이 매우 좋아보인다.기후변화와 탄소중립이 많은 이슈가 되고 있고, 신재생에너지 등의 새로운 에너지원을 찾는 것도 매우 중요하다. 하지만 에너지의 사용 자체를 줄일 수 있는 방법이 있다면 더욱 좋지 않을까? 많은 사람들이 기후변화를 막고 탄소중립을 달성하기 위해서 노력하고 있다.

 

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기후변화, 탄소중립에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "온실가스 감축목표 40%, 우리에게 던져진 과제는 무엇인가", 작성자(19기 김승호), https://renewableenergyfollowers.tistory.com/m/3524

2. "탄소중립 시나리오 쟁점과 제언", 작성자(19기 김승호, 19기 김세진, 20기 윤진수), https://renewableenergyfollowers.tistory.com/m/3558

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참고문헌

[울트라 화이트 페인트를 소개합니다!]

1) PURDUE university, "The whitest paint is here - and it's the coolest. Literally., 2021.04.15, https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2021/Q2/the-whitest-paint-is-here-and-its-the-coolest.-literally..html

[울트라 화이트 페인트 더 대단한 이유는?]

1) 김형자 과학칼럼니스트, "에어컨 필요 없다! 울트라 화이트 페인트의 마법", 주간조선, 2021.05.13, http://weekly.chosun.com/news/articleView.html?idxno=17315 

[울트라 화이트 페인트는 무조건 좋을까?]

1) 김수영, "[취재후]"지붕 색깔만 바꿔도 시원"...'쿨 루프' 10문 10답", KBS뉴스, 2017.06.23, https://news.kbs.co.kr/mobile/news/view.do?ncd=3503578