지속 가능한 건축을 위한 혁신적인 소재

건물의 자연광을 최대화하는 것이 인기가 있으며 에너지 비용을 절약할 수 있습니다. 그러나 전통적인 유리 지붕과 벽 역시 눈부심, 사생활 보호 부족, 과열 등의 문제를 안고 있습니다. 코팅 및 광확산 재료와 같은 대체 솔루션은 아직 포괄적인 해결책을 제공하지 못했습니다.

다양한 기능을 결합한 신소재

IMT(미세 구조 기술 연구소)와 KIT의 LTI(라이트 기술 연구소) 연구원들은 다양한 특성을 결합하고 미래에 건축에서 유리 구성 요소를 대체할 수 있는 새로운 폴리머 기반 메타물질을 개발했습니다. 이 폴리머 기반 PMMM(Micro-Photonic Multi-Functional Metamaterial)은 실리콘으로 만들어진 미세한 피라미드로 구성됩니다. 이 마이크로 피라미드는 머리카락 지름의 약 10분의 1인 약 10마이크로미터를 측정합니다. 이 디자인은 PMMM 필름에 높은 수준의 투명도를 유지하면서 빛 확산, 자체 세척 및 복사 냉각과 같은 여러 기능을 제공합니다. “핵심 특징은 지구 대기의 장파 적외선 전송 창을 통해 효율적으로 열을 방출하여 우주의 차가운 공간으로 열을 방출하는 능력입니다. 이를 통해 전기 소비 없이 수동 복사 냉각이 가능합니다.”라고 Bryce S. Richards 교수는 설명합니다. IMT와 LTI에서.

냉각, 광투과성, 눈부심 방지

실험실과 실제 실외 조건의 개방형 실험에서 연구원들은 재료의 특성을 테스트하고 현대 분광 광도법을 사용하여 빛 투과율, 빛 산란, 반사 특성, 자가 세척 능력 및 냉각 성능을 측정했습니다. 결과: 테스트 결과 주변 온도와 비교하여 6°C의 냉각이 달성되었습니다. 또한 이 소재는 95%의 높은 스펙트럼 투과율, 즉 투명도를 나타냈습니다. 이에 비해 유리는 일반적으로 91%의 투명도를 갖습니다. 동시에 마이크로 피라미드 구조는 들어오는 햇빛의 73%를 산란시켜 흐릿한 모습을 만들어냅니다. “이 소재를 지붕과 벽에 사용하면 작업과 생활을 위해 밝지만 눈부심이 없고 사생활이 보호되는 실내 공간을 만들 수 있습니다. 온실에서는 광합성 효율이 9%로 추정되므로 빛 투과율이 높아 수확량을 늘릴 수 있습니다. 유리 지붕이 있는 온실보다 더 높습니다.”라고 IMT의 그룹 리더인 RichardsGan Huang은 말합니다. 마이크로 피라미드는 또한 PMMM 필름에 연꽃 잎과 유사한 초소수성 특성을 부여합니다. 즉, 물이 물방울로 뭉쳐서 표면의 먼지와 먼지를 제거합니다. 이 자체 청소 기능으로 인해 재료의 유지 관리가 쉽고 내구성이 향상됩니다.

건설 및 도시 개발 가능성

“우리가 새로 개발한 재료는 다양한 분야에서 사용될 수 있는 잠재력을 갖고 있으며 지속 가능하고 에너지 효율적인 건축에 크게 기여합니다.”라고 Richards는 설명합니다. “이 소재는 실내 햇빛 사용을 최적화하고 수동 냉각을 제공하며 에어컨 의존도를 줄일 수 있습니다. 이 솔루션은 확장 가능하며 환경 친화적인 건물 건설 및 도시 개발 계획에 원활하게 통합될 수 있습니다.” 황이 말한다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240524115035.htm