KAIST, 햇빛만으로 결빙 방지하는 필름 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 햇빛만으로 결빙을 방지하는 필름을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김형수 교수 연구팀과 화학과 윤동기 교수 연구팀이 단순 증발만으로 금 나노막대 입자를 사분면으로 균일하게 패터닝 할 수 있는 원천 기술을 확보하고, 이를 이용해 결빙 방지 및 제빙 표면을 개발했다고 3일 밝혔다.

금 나노 막대의 성능을 극대화하려면 높은 수준의 증착 필름의 균일도와 금 나노 막대의 정렬도를 획득하는 것이 매우 중요하다.

이에 연구팀은 자연계에서 쉽게 추출이 가능한 차세대 기능성 나노 물질인 셀룰로오스 나노크리스탈을 활용했다.

연구팀은 셀룰로오스 나노크리스탈 사분면 템플릿에 금 나노 막대를 공동 자가 조립해 균일하게 건조되면서 코팅 전체 면적에 환형으로 균일하게 정렬된 금 나노막대 필름을 개발하는 데 성공했다.

연구팀이 획득한 높은 균일도와 정렬도를 갖는 금 나노막대 필름은 기존 커피링 필름 대비 향상된 플라즈모닉 광학·광열 성능을 보였다.

이는 가시광선 파장 영역대의 빛 조사만으로 방빙·제빙 역할을 해낼 수 있음을 연구팀은 실험적으로 증명한 것이다.

이 기술은 열선, 스프레이 및 오일 주기적 도포, 기판 디자인 변경 등 없이도 금나노입자의 광열 효과를 산업현장에 적용할 수 있다.

김형수 교수는 “이 기술은 플라스틱 및 유연 표면 위에도 제작 가능해 외장재 및 필름에 활용하면 자체적으로 열에너지를 발생시킬 수 있어 겨울철 큰 문제가 되는 자동차 성에, 항공기 제빙, 주거·상용 공간의 유리창 등 다양한 분야에서 자발적 열에너지 하베스팅 효과를 통해 에너지 절약 효과를 가져다 줄 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

윤동기 교수는 “필름화하기 힘들었던 나노셀룰로오스-금입자 복합체를 대면적에서 자유롭게 패터닝해 결빙 소재로 사용할 수 있고 금의 플라즈모닉 성질을 이용한다면 마치 유리를 장식하는 스테인드 글래스처럼 사용할 수 있다는 점에서 의미가 있다”고 했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션스' 온라인에 지난달 8일 게재됐다.

또 연구 우수성을 인정받아 국제 저널 ‘재료과학과 화학’과 ‘무기 물리화학’ 하이라이트 페이지에 선정됐다.

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