빛을 열 에너지로 바꾸는 발열기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (120)

이제 추운 겨울이면 기능성 발열 소재 의류가 필수가 되었는데요. 발열 소재 의류는 속옷부터 아우터(코트나 점퍼 등 보온을 위해 겉옷 위에 입는 옷)까지 체온을 따뜻하게 유지해주고 높여주는 기술에 초점을 맞추고 있습니다.

최근 선보이고 있는 발열 소재는 빛을 열로 바꾸는 흡광축열 섬유 기술이 적용된 게 대세인데요. 우리가 몰랐던 흡광축열 기술은 무엇이고, 이를 이용한 섬유에는 어떤 것이 있는지 소개하겠습니다.

◆태양광을 흡수하는 지르코늄

지르코늄 결정. 출처=위키피디아

흡광축열 섬유는 태양의 열 에너지를 축적한 뒤 이를 인체로 보내 온도를 높이는 기능을 하는데요. 금속 화합물 중 태양광을 흡수하는 물질인 탄화지르코늄과 산화지르코늄을 사용해 흡광축열 섬유를 만듭니다.

지르코늄(ZrC)은 태양광의 95%인 적외선, 가시광선 이상의 단파장 영역에서 흡수율이 높은 물질인데요. 태양광을 열 에너지로 전환하여 축적하는 지르코늄의 원리를 활용한 게 흡광축열 섬유입니다.

◆태양광을 열 에너지로 변환하는 흡광축열 소재

태양광 발열 소재 ‘쏠라볼’. 출처=벤텍스코리아

지르코늄을 써 의류를 만들면 태양광의 95%를 흡수, 에너지로 변환해 원적외선으로 방사하게 됩니다. 원적외선 영역에서는 반사율이 높아 의류 내에서 에너지가 축적됩니다.

주로 나일론이나 폴리에스터 사의 심부에 탄화지르코늄을 혼입해 겨울의류를 만드는데요. 그럼 흡광축열 기술을 이용한 섬유에는 어떤 것이 있는지 알아보도록 하겠습니다.

◆국내 최초 축열 섬유 ’솔라리나’

‘솔라리나’는 국내에서는 처음 개발된 축열 섬유인데요. 태양광을 섬유가 흡수, 축적한 다음 이를 열 에너지로 전환해 인체에 방사하는 기술이 적용되었는데요.

태양열 흡수와 더불어 체온의 적외선 단열효과 등으로 일반 직물에 비해 4~5도 높은 보온효과를 발휘하는 것으로 알려졌습니다.

◆‘태양광 발열+인체 복사열’ 항시발열 기술

출처=벤텍스코리아

항시발열은 태양광 발열 기능과 더불어 체온을 복사해 스스로 열을 내는 자가발열 기능을 동시에 갖춘 기술인데요. 야외에서 태양광의 열선을 증폭시켜 오리털보다 5도 이상 따뜻한 발열 기능을 지니며, 야간에는 체온을 복사해 스스로 열을 내는 자가발열 기능을 발휘합니다.

기존 ’쏠라볼’, ’쏠라필‘과 같은 기술이 햇빛이 있을 때만 발열 기능을 보였다면, 항시발열 기술의 개발로 햇빛이 없는 실내에서나 야간에도 발열할 수 있게 됐습니다.

◆반영구 광발열 소재 ’에어로 히트’ 폴리에스터

‘에어로 히트’ 소재로 만든 제품. 출처=무신사

‘에어로 히트’는 태양빛이나 실내 조명에서 발산되는 원적외선을 활용해 섬유 자체에서 열을 내는 기술인데요. 미네랄이 함유된 원사가 외부의 빛을 흡수해 열 에너지와 원적외선 형태로 방사하는 반영구적 광발열 소재입니다. 일반 폴리에스터 대비 최대 4배의 높은 열효율을 자랑하는데요. 아웃도어 재킷이나 레깅스 등의 소재로 쓰입니다.

화학기술로 완성된 흡광축열 기술은 가죽이나 동물의 털을 사용하지 않고도 추운 겨울철 우리의 몸을 따뜻하게 유지해줄 수 있는 친환경 섬유로 더욱 각광받고 있는데요.

실내에서 발열기능이 있는 내의를 입으면 얇고 가벼운 옷차림으로도 따뜻함을 느낄 수 있는 만큼 실내 온도를 낮춰 난방비도 절약할 수 있답니다.

이번 겨울 흡광축열 발열 기술과 함께 따뜻하게 보내길 바랍니다!

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*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

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