기후 변화로 인한 평균 기온의 상승과 폭염의 빈도 및 강도 증가로 인해 에어컨에 대한 수요가 증가하고 있다. 전 세계적으로 AC 장치의 수는 2020년에서 2050년 사이에 두 배 이상 증가할 것으로 예상된다.

에어컨은 온도가 가장 높을 때 말 그대로 생명을 구할 수 있으며 짜증날 정도로 높을 때 우리를 편안하게 해준다. 또한 과열 없이 상품을 운송하는 데도 중요하다.

그러나 에어컨은 이미 온실 가스 배출의 약 4%를 담당하고 있으며 더 많은 AC 장치는 더 많은 지구 온난화를 의미한다.

초백색 페인트

2021년, 퍼듀 대학교 연구원들은 세계에서 가장 하얀 페인트를 공개했다. 이 페인트는 햇빛의 98.1%를 반사할 정도로 흰색이다. 페인트로 코팅된 표면은 주변 온도보다 최대 19F 더 낮았으며, 이는 AC의 필요성을 줄이는 데 사용할 수 있음을 시사한다.

당시 연구원인 Xiulin Ruan은 "이 페인트를 사용하여 약 1,000평방피트의 지붕 면적을 덮는다면 10kW의 냉각 전력을 얻을 수 있을 것으로 추정한다."라고 말했다. "대부분의 집에서 사용하는 중앙 에어컨보다 더 강력하다."

단순히 내부에서 외부로 열을 이동시키는 에어컨과 달리 가장 하얀 페인트는 실제로 이 에너지의 일부를 다시 우주로 반사시켜 지구 온난화를 직접적으로 역전시키는 데 도움이 될 수 있다.

연구원인 Xiangyu Li는 "우리는 표면에서 대기로 열을 이동시키지 않는다. "무한한 방열판인 우주에 모든 것을 쏟아붓고 있다."고 말했다.

새로운 기능은 무엇일까? 이 냉각 효과를 얻으려면 페인트를 최소 0.4mm(mm) 두께의 층에 도포해야 했다. 별 것 아닌 것처럼 보일 수도 있지만, 이는 우리가 AC에 의존하는 다른 곳인 차량에서 가장 하얀 페인트를 사용할 수 없다는 것을 의미했다.

"정확한 크기와 무게 요구 사항이 있는 응용 분야에서는 페인트가 더 얇고 가벼워야 한다."라고 Ruan이 말했다.

그래서 퍼듀 대학교 팀은 실험실로 돌아가 0.15mm 두께의 층에 적용할 경우 무게가 80% 더 가볍고 햇빛의 97.9%를 반사할 수 있는 세계에서 가장 하얀 페인트 버전을 내놓았다.

새 버전의 0.15mm 두께 레이어(오른쪽)와 비교하여 가장 하얀 페인트의 이전 버전(왼쪽)의 0.4mm 두께 레이어와 비교. 이미지: 퍼듀 대학교 / Andrea Felicelli

작동 원리: 페인트의 새 버전과 이전 버전의 주요 차이점은 사용된 안료이다. 연구팀은 인화지에 사용되는 화학물질인 황산바륨의 구형 나노입자 대신 윤활제에 사용되는 물질인 질화붕소의 육각형 나노소판을 사용했다.

연구원인 Ioanna Katsamba는 "[컴퓨터 시뮬레이션]은 나노혈소판이 이전 냉각 페인트에 사용된 구형 나노입자보다 태양 복사를 되돌리는 데 더 효과적이라는 것을 보여주었다."라고 말했다.

한편, 가장 하얀 페인트에 공기 주머니를 통합하여 밀도를 줄이고 무게를 80% 줄였다.

"이제 이 페인트는 비행기, 자동차 또는 기차의 외부를 식힐 가능성이 있다."라고 연구원인 George Chiu가 말했다. “무더운 여름날 활주로에 앉아 있는 비행기는 내부를 식히기 위해 에어컨을 가동할 필요가 없으므로 많은 양의 에너지를 절약할 수 있다.”

미래 전망: 페인트 생산 비용이 얼마인지 또는 제조 규모를 쉽게 확장할 수 있는지 여부는 분명하지 않다. 그러나 이 제품은 실험실에서 나올 방법을 찾는 것 같다. Ruan은 건축가, 우주선 제조업체 등으로부터 전화를 받고 있다고 말한다.

그는 “현재 상용화를 위해 논의 중”이라고 말했다. "아직 해결해야 할 몇 가지 문제가 있지만 진전이 이루어지고 있다."