| 초록 |
지금까지 대부분의 냉각 시스템은 외부로부터 전기와 냉매을 필요로 하는 Active cooling을 이용하고 있다. 이로 인해, 막대한 에너지가 실내 냉각에 사용되고 있으며 발생하는 배출열과 냉매가스는 다시 외부 바깥의 온도를 높인다. 실제로 냉매가스는 지구 온난화의 원인인 CO2 가스에 비하여 1900배의 온실효과를 나타낸다. 따라서 Active cooling을 이용하여 실내냉각을 한다는 것은 장기적인 관점에서 지구 온난화를 촉진시키는 역할을 한다. 이러한 Active cooling의 문제점으로 인하여 최근에는 Passive radiative cooling의 연구가 활발히 이루어지고 있다. Passive radiative cooling이란, 외부로부터 전기의 공급 없이 광특성을 이용하여 표면을 냉각시키는 것을 말한다. 지구는 H2O, O2, N2 등의 대기로 이루어져 있으며, 대기는 특정한 Transmittance를 가진다. 대기는 8 ~ 13μm 파장에서 거의 100%에 달하는 높은 Transmittance를 가지기 때문에 이 파장대의 빛은 대부분 대기를 투과한다. 이러한 대기의 높은 투과를 가지는 8 ~ 13μm 파장대를 Atmospheric transparency window라고 한다. 광특성에 기반한 구조가 Atmospheric transparency window에서 빛을 방사하면 빛은 대기를 통과하여 Passive radiative cooling의 이론적 Heat sink인 우주로 방출된다. 여기에 더하여 태양빛이 있는 낮 동안 햇빛을 반사하면 햇빛으로 인한 온도상승은 이루어지지 않는다. 즉, 낮 시간동안 Convection과 Conduction를 차단한 상태에서 태양빛은 반사하며 Atmospheric transparency window의 빛은 방사시키는 radiative cooler는 스스로 냉각된다. 본 연구에서는 FDTD simulation을 이용하여 Ag/Al2O3/Si3N4/SiO2 multilayer film의 Cooling power와 Cooling temperature를 확인하였다. 또한, 태양빛 반사 역할을 하는 Ag와 Atmospheric transparency window의 빛은 방사시키는 Al2O3, Si3N4, SiO2를 E-beam evaporation과 PECVD를 이용하여 deposition하여 대면적의 기판에 Multilayer film을 제작하였다. 제작한 Multilayer film은 Passivation layer로 활용되는 소재들을 이용했기 때문에 기계적 강도 및 내식성, 내습성이 뛰어나다. UV-vis spectrometer와 FT-IR를 이용하여 Multilayer film의 광특성을 분석하였고, 이를 바탕으로 계산하여 Cooling power를 구하였다. 그리고 Self-customizing한 외부온도 측정장치를 이용하여 낮 시간동안 외부에서의 측정을 통하여 실제 Cooling temperature를 구하였다. |
