고려대, 자동차·태양전지 온도 낮추는 투명 냉각 필름 개발

△ (상) 야외에서 투명 복사냉각 필름 적용 예시

(좌하) 규칙적으로 자가조립된 실리카 입자의 오팔 격자 구조

(우하) 색이 존재하는 투명 복사냉각 필름

고려대학교(총장 김동원) KU-KIST 융합대학원 겸 융합에너지공학과 이승우 교수 연구팀이 차량 유리와 태양전지 표면 보호 유리에 적용할 수 있는 투명 복사냉각 필름을 개발했다.

본 연구 성과는 에너지·재료 분야의 세계적인 학술지 ‘Advanced Functional Materials(IF=19)’ 온라인에 7월 9일 게재됐다.

*논문명: Colloidal Opaline Composites as Throughput-Scalable, Fully Transparent, and Color-Tunable Radiative Cooling Exterior Films for Outdoor Photovoltaics

*DOI: 10.1002/adfm.202510833

*URL: https://doi.org/10.1002/adfm.202510833

복사냉각은 기계적 냉방 장치 없이도 열을 우주로 방출할 수 있는 차세대 열관리 기술이다. 이승우 교수 연구팀은 이 원리를 적용해, 빛은 그대로 투과시키면서도 대기층을 통과하는 특정 파장 영역에서 열을 효과적으로 방출하는 투명 필름을 구현했다.

이를 위해 연구팀은 실리카 나노입자를 고분자 안에 격자 구조로 정렬하고 그 위에 투명한 층을 쌓는 설계법을 적용했다. 이렇게 만든 소재를 잉크처럼 만들어 코팅한 뒤, 자외선으로 굳혀 필름을 제작했으며, 이 방식을 활용하면 복잡한 미세 공정 없이도 필름의 대면적·대량 생산이 가능함을 확인했다.

*실리카 나노입자: 유리와 모래의 주성분인 이산화규소(SiO₂)로 만든 미세 입자

나아가 입자 크기와 밀도를 조절해 투명 필름은 물론 색을 띤 필름까지 구현했으며, 색을 입혀도 성능 저하가 발생하지 않아 심미성과 기능성을 동시에 확보했다.

실제로 필름을 태양전지에 부착한 결과, 태양전지의 표면 온도가 약 5.77℃ 낮아지고, 전력변환효율이 약 2% 향상되는 것으로 나타났다. 이를 통해 연구팀은 투명 복사냉각 필름이 온도 저감과 태양전지 성능 개선에 기여할 수 있음을 실증했다.

*전력변환효율: 태양전지가 흡수한 빛 에너지를 전력으로 전환하는 비율

이승우 교수는 “이번 연구는 투명 복사냉각 필름의 실용성과 응용 가능성을 보여준 성과”라며, “자동차, 건축, 태양광 발전 등 다양한 분야로 확장될 수 있는 새로운 냉각 소재의 가능성을 열었다”라고 말했다.

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 △ (왼쪽부터) 고려대 KU-KIST 융합대학원 이승우 교수(교신저자), 조용덕 박사후연구원(제1저자)