KR102370711B1 - Radiative cooling device using fluoropolymer - Google Patents

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이헌
하지성
채동우
임한규
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a radiant cooling device using a fluoroplastic polymer material, and more particularly, to a technology for providing a radiant cooling device, which forms a radiant cooling coating layer using a fluoroplastic polymer material on various surfaces to have high reflectance in a solar spectrum, and radiates heat below a radiant cooling device to the outside to lower a temperature of a surface or lower part of a material so as to secure corrosion resistance and chemical resistance. According to an embodiment of the present invention, the radiant cooling device comprises a radiant cooling coating layer for coating various surfaces with a radiant cooling coating solution including a fluoroplastic polymer material having chemical resistance, a binding polymer material for combining the fluoroplastic polymer material in a form of fluoroplastic polymer particles, and a binder material for forming coating of a mixture of the fluoroplastic polymer material and the binding polymer material and increasing the chemical resistance, having infrared emissivity in a wavelength range corresponding to a sky window, and having a refractive index for incident sunlight to reflect the incident sunlight.

Description

불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자{RADIATIVE COOLING DEVICE USING FLUOROPOLYMER}Radiation cooling device using fluororesin polymer material {RADIATIVE COOLING DEVICE USING FLUOROPOLYMER}

본 발명은 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에 관한 것으로, 다양한 표면에 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사냉각 코팅층을 형성하여 태양광 스펙트럼에서 높은 반사율을 갖으면서, 동시에 복사 냉각 소자 아래의 열을 외부로 방사하여 물질 표면 혹은 물질 아래의 온도를 냉각하면서, 내식성 및 내화학성이 확보되는 복사 냉각 소자를 제공하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation cooling device using a fluororesin polymer material. By forming a radiation cooling coating layer using a fluororesin polymer material on various surfaces, it has a high reflectance in the solar spectrum and at the same time heats under the radiation cooling device to the outside. It relates to a technology for providing a radiant cooling element in which corrosion resistance and chemical resistance are ensured while cooling the temperature of the surface or under the material by radiating to a furnace.

수동형 복사 냉각(Radiative Cooling) 소자는 낮 동안 태양광에 해당하는 파장(0.3-2.5㎛)를 반사하고 우주 밖으로 빠져나갈 수 있는 복사열(8-13㎛) 에너지를 방사하여 수동적으로 냉각될 수 있다.A passive radiative cooling device can be passively cooled by reflecting the wavelength (0.3-2.5㎛) corresponding to sunlight during the day and radiating radiant heat (8-13㎛) energy that can escape out of space.

한편, 수동형 복사 가열(Radiative Heating) 소자는 낮 동안 태양광에 해당하는 파장(0.3-2.5㎛)를 흡수하고 우주 밖으로 빠져나갈 수 있는 복사열(8-13㎛) 에너지는 잘 흡수하지 않아 수동적으로 가열될 수 있다.On the other hand, the passive radiative heating element absorbs the wavelength (0.3-2.5㎛) corresponding to sunlight during the day and does not absorb the radiant heat (8-13㎛) energy that can escape out of space, so it is heated passively. can be

수동형 냉각 소자의 효율은 소자 자체의 광 특성 측정을 통해서 확인할 수 있다.The efficiency of the passive cooling device can be confirmed by measuring the optical properties of the device itself.

열 방출을 위해서는 장파장 적외선 영역에서의 높은 흡수율 또는 방사율을 가짐에 따라 우주로 열을 잘 내뿜을 수 있어야 한다.For heat dissipation, it must be able to radiate heat into space as it has a high absorption or emissivity in the long-wavelength infrared region.

플랑크 분포(Planck distribution)에 의하면 300K의 온도 일 때 파장 6-20㎛ 영역에서 최대로 열을 방출할 수 있는 조건을 가지게 된다. 지구의 경우에는 대기의 창(sky window) 영역이 약 8-13㎛ 영역이므로, 수동형 냉각 소자의 열 방출 능력을 최대치로 올리기 위해서는 8-13㎛ 영역에서의 흡수율 또는 방사율이 최대치가 되어야 한다.According to the Planck distribution, when the temperature is 300K, it has a condition for maximally dissipating heat in the wavelength range of 6-20 μm. In the case of the Earth, the sky window region of the atmosphere is about 8-13 μm, so in order to maximize the heat dissipation capability of the passive cooling element, the absorption or emissivity in the 8-13 μm region should be the maximum.

대기의 창 파장 범위에서의 적외선 방사가 실질적인 열방출에 의한 복사냉각을 달성하는데 핵심적인 역할을 수행한다. 파장 범위가 자외선, 가시광선 및 근적외선이 입사하는 태양광(태양으로부터 방사되는)을 100% 반사시키고 대기의 창 구간인 8㎛-13㎛ 영역대의 장파장 적외선을 외부로 100% 방사시킬 수 있다면, 300K의 주변 온도일 때 158W/m2의 냉각성능이 에너지 소모 없이 구현할 수 있다.Infrared radiation in the atmospheric window wavelength range plays a key role in achieving radiative cooling by substantial heat release. If the wavelength range can reflect 100% of the sunlight (emitted from the sun) incident on ultraviolet, visible and near-infrared rays and radiate 100% of long-wavelength infrared rays in the 8㎛-13㎛ region, which is the window section of the atmosphere, 300K At an ambient temperature of 158W/m2, cooling performance of 158W/m2 can be realized without energy consumption.

태양광의 95% 반사시키고, 8㎛-13㎛ 영역의 중적외선을 90% 이상 외부로 방사시키면 주변 온도가 300K 일 때 낮에는 (즉, 태양에 의한 광흡수 존재) 100W/m2의 냉각성능을 그리고 태양에 의한 광흡수가 없는 밤에는 120W/m2의 냉각성능을 구현할 수 있다.If 95% of sunlight is reflected and 90% or more of mid-infrared radiation in the 8㎛-13㎛ area is radiated to the outside, the cooling performance of 100W/m 2 is achieved during the day (ie, light absorption by the sun is present) when the ambient temperature is 300K. And at night when there is no light absorption by the sun, a cooling performance of 120W/m 2 can be realized.

수동형 복사냉각 소재로 사용되기 위해서는 입사 태양광인 UV-vis-NIR 파장 범위의 빛에 대하여 높은 투과율을 갖거나 높은 반사율을 갖아 입사 태양광을 흡수하지 않아야 하며, 대기의 창 구간인 8 내지 13 ㎛ 영역대의 장파장 적외선에 대하여 높은 흡수(방사)율을 갖아야 하고, 이외에도 옥외(outdoor) 조건에서 높은 내구성을 갖아야 하고, 사용되는 물질이 값싸고 풍부하게 존재해야 하며, 값싸고 쉬운 공정으로 대면적에 성형이 가능하여야 한다.In order to be used as a passive radiation cooling material, it must have high transmittance or high reflectance to light in the UV-vis-NIR wavelength range of incident sunlight, so that it does not absorb incident sunlight, and the window section of the atmosphere is 8 to 13 μm. It must have high absorption (emissivity) for long-wavelength infrared rays, and must have high durability in outdoor conditions. Molding should be possible.

고분자 소재의 경우 일반적으로 장파장 적외선에 대하여 높은 흡수율(방사율)을 갖으나 재료의 특성상 옥외에 방치 시 자외선 및 습기 등으로 쉽게 열화되어 수명이 짧다는 단점이 존재한다.Polymer materials generally have high absorption (emissivity) with respect to long-wavelength infrared rays, but due to the characteristics of the material, they are easily deteriorated by ultraviolet rays and moisture when left outdoors, and thus have a short lifespan.

또한, 두꺼운 고분자 소재는 모든 적외선 파장대에 대해서 높은 방사율을 갖는 브로드밴드 에미터(Broadband emitter) 이기때문에 대기의 창(sky window)에서 방사율이 높은 선택형 에미터(Selective emitter) 보다 복사냉각 성능이 떨어질 수 있다.In addition, since the thick polymer material is a broadband emitter with high emissivity for all infrared wavelength bands, radiative cooling performance may be lower than that of a selective emitter with high emissivity in the sky window. .

무기물 소재 또는 세라믹 소재의 다층박막을 이용하는 경우 대기의 창 전체에서 방사율이 높게 하기 위해서는 적층 수가 많아야 하며 이로 인하여 태양광 흡수율이 높아져 고효율 복사 냉각 성능을 달성하기에는 어려움이 있다.In the case of using a multi-layer thin film made of an inorganic material or a ceramic material, the number of layers must be large in order to increase the emissivity in the entire window in the atmosphere, which increases the absorption of sunlight, making it difficult to achieve high-efficiency radiation cooling performance.

또한, 은 및 알루미늄 등 하부 금속 반사층을 포함하는 복사 냉각 소자는 은 및 알루미늄의 장기 안정성 문제(산화 문제)와 단가 문제로 인하여 복사냉각을 실생활에 적용하기에 어려움이 있으며 이러한 금속 소재들은 정반사를 주로 하기 때문에 눈의 피로와 빛 번짐을 유발할 수 있다.In addition, it is difficult to apply radiative cooling to real life due to long-term stability problems (oxidation problem) and cost problems of silver and aluminum in the radiation cooling device including a lower metal reflective layer such as silver and aluminum, and these metal materials mainly use specular reflection This can cause eye strain and light bleed.

기존 페인트의 물질은 높은 함량의 바인더를 포함하고, TiO2와 같은 나노 또는 마이크로 입자를 사용하기 때문에, TiO2의 상대적으로 낮은 밴드 갭 에너지로 인하여 UV-근가시광 영역의 태양광을 흡수하고, 고분자 바인더의 NIR 영역대 높은 소멸 계수로 인하여 NIR 영역대 흡수가 많다.The material of the existing paint contains a high content of binder and uses nano or micro particles such as TiO 2 , so it absorbs sunlight in the UV-near-visible region due to the relatively low band gap energy of TiO 2 , and polymer Due to the high extinction coefficient in the NIR region of the binder, there is a large absorption in the NIR region.

또한, 이러한 기존 페인트 물질들은 대기의 창 내에서 소멸계수가 높은 물질로 구성되지는 않기 때문에 대기의 창 내 방사율 및 각도 별 방사율이 높지 않은 문제가 있다.In addition, since these existing paint materials are not composed of a material having a high extinction coefficient in the window of the atmosphere, there is a problem that the emissivity in the window of the atmosphere and the emissivity by angle are not high.

또한, 종래의 복사 냉각 소자는 외부에 설치함에 있어 산성비와 화학적으로 작용하는 과정에서 내구도가 감소하여 복사 냉각 소자의 표면이 벗겨지거나 크랙이 발생함에 따라 오랜 기간 사용하기 어렵고, 복사 냉각 성능이 감소한다는 단점이 존재한다.In addition, the conventional radiation cooling element is difficult to use for a long period of time as the surface of the radiation cooling element peels off or cracks occur due to the decrease in durability in the process of chemical action with acid rain when installed outside, and the radiation cooling performance decreases. Disadvantages exist.

한국공개특허 제10-2020-0108594호, "복사 냉방 필름용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 복사 냉방 필름"Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2020-0108594, "Composition for radiation cooling film and radiation cooling film manufactured using same" 미국등록특허 제10323151호, "COATING TO COOL A SURFACE BY PASSIVE RADIATIVE COOLING"US Patent No. 10323151, "COATING TO COOL A SURFACE BY PASSIVE RADIATIVE COOLING" 한국등록특허 제10-0745553호, "폴리이미드 튜브와 폴리이미드/불소수지 튜브 및 그제조장치 및 제조방법"Korean Patent Registration No. 10-0745553, "Polyimide tube and polyimide/fluororesin tube and their manufacturing apparatus and manufacturing method" 한국등록특허 제10-2036071호, "다층 복사 냉각 구조"Korean Patent No. 10-2036071, "Multilayer Radiation Cooling Structure"

본 발명은 다양한 표면에 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사냉각 코팅층을 형성하여 태양광 스펙트럼에서 높은 반사율을 갖으면서, 동시에 복사 냉각 소자 아래의 열을 외부로 방사하여 물질 표면 혹은 물질 아래의 온도를 냉각하는 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention forms a radiation cooling coating layer using a fluororesin polymer material on various surfaces to have a high reflectance in the solar spectrum, and at the same time radiate heat under the radiation cooling element to the outside to cool the material surface or the temperature below the material. An object of the present invention is to provide a radiant cooling element that is corrosion-resistant and chemical-resistant.

본 발명은 내화학성을 갖는 불소수지 고분자 물질을 이용하여 복사 냉각 성능을 제공하면서도 복사 냉각 소자의 표면을 유지하면서 산성비 등의 오염물에 대하여 내구성을 제공하도록 복사 냉각 소자의 내구성과 내화학성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention is to improve the durability and chemical resistance of the radiation cooling element to provide durability against contaminants such as acid rain while maintaining the surface of the radiation cooling element while providing radiation cooling performance by using a fluororesin polymer material having chemical resistance. The purpose.

본 발명은 태양광이 비치는 낮(day time)이나 태양광이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 복사 냉각 소자의 주변온도를 냉각시킴에 따라 건축, 자동차 등의 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 수행할 수 있는 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention cools the ambient temperature of a radiation cooling device without energy consumption even during day time when sunlight is shining or night time when sunlight is not shining. An object of the present invention is to provide a radiation cooling device having corrosion resistance and chemical resistance that can perform a cooling function without energy consumption.

본 발명은 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 냉각 시스템에 적용하여 냉각 시스템의 에너지 효율성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the energy efficiency of a cooling system by applying a corrosion-resistant and chemical-resistant radiant cooling element to the cooling system.

본 발명은 단단(rigid)하거나 유연(flexible)한 기판 상에 복사냉각 코팅층을 형성하여 단단(rigid)하거나 유연(flexible)한 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a radiation cooling device with corrosion resistance and chemical resistance that is rigid or flexible by forming a radiation cooling coating layer on a rigid or flexible substrate.

본 발명은 열교환용 구리(동) 파이프의 표면이나 차량 지붕과 같은 비평면 기판 위에도 복사냉각 기능을 갖춘 복사냉각 코팅층이 형성되어 복사냉각 기능을 수행할 수 있으며, 옷감, 우산 표면과 같은 천 소재에도 다잉을 통하여 복사냉각능을 부여하는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, a radiation cooling coating layer having a radiation cooling function is formed on the surface of a copper (copper) pipe for heat exchange or on a non-planar substrate such as a vehicle roof to perform a radiation cooling function. The purpose is to give radiative cooling ability through dying.

본 발명은 다양한 표면과 복사냉각 코팅층 사이에 프라이머층을 추가적으로 포함하여 다양한 표면과 복사냉각 코팅층 간의 결합력 증대 및 복사냉각 코팅층의 표면 질 개선을 통해 복사 냉각 소자의 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the performance of a radiation cooling device by additionally including a primer layer between various surfaces and the radiation cooling coating layer, thereby increasing the bonding force between various surfaces and the radiation cooling coating layer and improving the surface quality of the radiation cooling coating layer.

본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자는 내화학성을 갖는 불소수지 고분자 물질, 상기 불소수지 고분자 물질을 불소수지 고분자 입자 형태로 결합하는 결합 고분자 물질 및 상기 불소수지 고분자 물질과 상기 결합 고분자 물질의 혼합물의 코팅 형성과 상기 내화학성을 증가시키는 바인더 물질을 포함하는 복사냉각 코팅 용액이 다양한 표면상에 코팅되어 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서 적외선 방사율을 갖으며, 입사 태양광에 대한 굴절률을 갖음에 따라 상기 입사 태양광을 반사하는 복사냉각 코팅층을 포함할 수 있다.Radiation cooling device according to an embodiment of the present invention is a fluororesin polymer material having chemical resistance, a bonding polymer material for bonding the fluororesin polymer material in the form of fluororesin polymer particles, and the fluororesin polymer material and the bonding polymer material A radiation-cooled coating solution containing a binder material that increases the coating formation of the mixture and the chemical resistance is coated on various surfaces and has an infrared emissivity in a wavelength range corresponding to the sky window, and It may include a radiation cooling coating layer that reflects the incident sunlight as it has a refractive index for that.

상기 복사냉각 코팅층은 상기 불소수지 고분자 물질, 상기 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 및 3:4:1 중 어느 하나의 무게 비율로 혼합된 복사냉각 코팅 용액이 상기 다양한 표면상에 코팅되어 형성될 수 있다.In the radiation cooling coating layer, the weight ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3 A radiation cooling coating solution mixed in a weight ratio of any one of :1 and 3:4:1 may be coated on the various surfaces and formed.

상기 복사냉각 코팅층은 상기 어느 하나의 무게 비율에서 상기 결합 고분자 물질의 비율이 감소하면 상기 내화학성이 증가하고, 상기 바인더 물질의 비율이 증가하면 상기 내화학성이 증가될 수 있다.In the radiation cooling coating layer, when the ratio of the binding polymer material decreases in any one of the weight ratios, the chemical resistance increases, and when the ratio of the binder material increases, the chemical resistance may increase.

상기 복사냉각 코팅층은 상기 어느 하나의 무게 비율에서 상기 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율에 기반하여 상기 입사 태양광에 대한 반사율이 제어될 수 있다.In the radiation cooling coating layer, the reflectance of the incident sunlight may be controlled based on the weight ratio of the binding polymer material and the binder material in any one weight ratio.

상기 복사냉각 코팅층은 상기 불소수지 고분자 물질, 상기 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 및 3:4:1 중 어느 하나의 무게 비율로 혼합된 복사냉각 코팅 용액이 상기 다양한 표면상에 코팅되어 형성되는 경우, 상기 반사율이 80% 내지 99%의 범위 내에서 결정될 수 있다.In the radiation cooling coating layer, the weight ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3 When the radiation cooling coating solution mixed in any one weight ratio of :1 and 3:4:1 is coated on the various surfaces and formed, the reflectance may be determined within the range of 80% to 99%.

상기 불소수지 고분자 물질은 PVDF(Polyvinylidene fluoride), ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), P(VDF-HFP) 및 PVF(polyvinylfluoride) 중 적어도 하나의 불소수지 고분자 물질을 포함할 수 있다.The fluororesin polymer material is a fluororesin polymer material of at least one of PVDF (Polyvinylidene fluoride), ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), PTFE (Polytetrafluoroethylene), P (VDF-HFP) and PVF (polyvinylfluoride). may include

상기 결합 고분자 물질은 PUA(poly urethane acrylate), PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate), PE(polyethylene), PC(polycarbonate) 및 DPHA(DiPentaerythritol HexaAcrylate) 중 적어도 하나의 결합 고분자 물질을 포함할 수 있다.The binding polymer material may include at least one binding polymer material of poly urethane acrylate (PUA), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), and DiPentaerythritol HexaAcrylate (DPHA). .

상기 바인더 물질은 EG(ethylene glycol), 아크릴 레이트(acrylate), 아크릴 아미드(acrylic amid), PVP(Polyvinylpyrrolidone) 중 적어도 하나의 바인더 물질을 포함할 수 있다.The binder material may include at least one of ethylene glycol (EG), acrylate, acrylic amid, and polyvinylpyrrolidone (PVP).

상기 다양한 표면은 나무 표면, 플라스틱 표면, 유리 표면, 금속기판 표면, 우산 표면, 집 모형 표면 및 옷감 표면 중 적어도 하나의 표면을 포함할 수 있다.The various surfaces may include at least one of a wooden surface, a plastic surface, a glass surface, a metal substrate surface, an umbrella surface, a house model surface, and a cloth surface.

상기 복사냉각 코팅층 상에 외부 물질의 침투를 차단 및 표면 개질을 위한 고분자 보호층을 더 포함할 수 있다.It may further include a polymer protective layer for blocking the penetration of foreign substances and surface modification on the radiation cooling coating layer.

상기 복사냉각 코팅층과 상기 다양한 표면 사이에 상기 복사냉각 코팅층과 상기 다양한 표면 간의 결합력 증가 및 표면 개질을 위한 프라이머층을 더 포함할 수 있다.Between the radiation cooling coating layer and the various surfaces, it may further include a primer layer for increasing bonding strength between the radiation cooling coating layer and the various surfaces and for surface modification.

상기 복사냉각 코팅층은 상기 복사냉각 코팅 용액이 드랍 캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating), 바코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 닥터 블레이딩(doctor blading), 블레이드 코팅(blade coating), 다잉(dyeing) 및 브러싱(brushing) 중 적어도 하나의 용액 공정을 통하여 상기 다양한 표면 상에 코팅되어 형성될 수 있다.The radiation cooling coating layer is the radiation cooling coating solution drop casting (drop casting), spin coating (spin coating), bar coating (bar coating), spray coating (spray coating), doctor blading (doctor blading), blade coating ( blade coating), dying (dyeing), and brushing (brushing) at least one solution process through the coating on the various surfaces may be formed.

본 발명은 다양한 표면에 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사냉각 코팅층을 형성하여 태양광 스펙트럼에서 높은 반사율을 갖으면서, 동시에 복사 냉각 소자 아래의 열을 외부로 방사하여 물질 표면 혹은 물질 아래의 온도를 냉각하는 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.The present invention forms a radiation cooling coating layer using a fluororesin polymer material on various surfaces to have a high reflectance in the solar spectrum, and at the same time radiate heat under the radiation cooling element to the outside to cool the material surface or the temperature below the material. It is possible to provide a radiant cooling element that is corrosion-resistant and chemical-resistant.

본 발명은 내화학성을 갖는 불소수지 고분자 물질을 이용하여 복사 냉각 성능을 제공하면서도 복사 냉각 소자의 표면을 유지하면서 산성비 등의 오염물에 대하여 내구성을 제공하도록 복사 냉각 소자의 내구성과 내화학성을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the durability and chemical resistance of a radiation cooling device to provide durability against contaminants such as acid rain while maintaining the surface of the radiation cooling device while providing radiation cooling performance by using a fluororesin polymer material having chemical resistance. there is.

본 발명은 태양광이 비치는 낮(day time)이나 태양광이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 복사 냉각 소자의 주변온도를 냉각시킴에 따라 건축, 자동차 등의 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 수행할 수 있는 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.The present invention cools the ambient temperature of a radiation cooling device without energy consumption even during day time when sunlight is shining or night time when sunlight is not shining. It is possible to provide a radiation cooling element with corrosion resistance and chemical resistance that can perform a cooling function without energy consumption.

본 발명은 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 냉각 시스템에 적용하여 냉각 시스템의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the energy efficiency of a cooling system by applying a corrosion-resistant and chemical-resistant radiant cooling element to the cooling system.

본 발명은 단단(rigid)하거나 유연(flexible)한 기판 상에 복사냉각 코팅층을 형성하여 단단(rigid)하거나 유연(flexible)한 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.The present invention can provide a rigid or flexible radiation cooling device having corrosion resistance and chemical resistance by forming a radiation cooling coating layer on a rigid or flexible substrate.

본 발명은 열교환용 구리(동) 파이프의 표면이나 차량 지붕과 같은 비평면 기판 위에도 복사냉각 기능을 갖춘 복사냉각 코팅층이 형성되어 복사냉각 기능을 수행할 수 있으며, 옷감, 우산 표면과 같은 천 소재에도 다잉을 통하여 복사냉각능을 부여할 수 있다.According to the present invention, a radiation cooling coating layer having a radiation cooling function is formed on the surface of a copper (copper) pipe for heat exchange or on a non-planar substrate such as a vehicle roof to perform a radiation cooling function. Radiative cooling ability can be given through dyeing.

본 발명은 다양한 표면과 복사냉각 코팅층 사이에 프라이머층을 추가적으로 포함하여 다양한 표면과 복사냉각 코팅층 간의 결합력 증대 및 복사냉각 코팅층의 표면 질 개선을 통해 복사 냉각 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the performance of the radiation cooling device by additionally including a primer layer between the various surfaces and the radiation cooling coating layer, thereby increasing the bonding force between the various surfaces and the radiation cooling coating layer and improving the surface quality of the radiation cooling coating layer.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율 변경에 따른 복사 냉각 소자의 광특성을 설명하는 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율 변경에 따른 복사 냉각 소자의 이미지를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 바인더 물질의 비율 변경에 따른 복사 냉각 소자의 복사 냉각 성능을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에 대한 내화학성 테스트를 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자와 상용화 페인트의 복사 냉각 성능을 비교하여 설명하는 도면이다.1 and 2 are views illustrating a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are views illustrating optical characteristics of a radiation cooling device according to a change in a ratio of a bonding polymer material in a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.
3C is a view for explaining an image of a radiation cooling device according to a change in a ratio of a bonding polymer material in a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the radiative cooling performance of the radiative cooling device according to the change in the ratio of the binder material in the radiative cooling device using the fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a chemical resistance test for a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.
6A to 6D are diagrams for explaining a comparison of the radiative cooling performance of a radiation cooling device using a fluororesin polymer material and a commercial paint according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings.

실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to a specific embodiment, but it should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutions of the embodiments.

하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration related to various embodiments may unnecessarily obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in various embodiments, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as “A or B” or “at least one of A and/or B” may include all possible combinations of items listed together.

"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," can modify the corresponding elements regardless of order or importance, and to distinguish one element from another element. It is used only and does not limit the corresponding components.

어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When an (eg, first) component is referred to as being “connected (functionally or communicatively)” or “connected” to another (eg, second) component, that component is It may be directly connected to the component or may be connected through another component (eg, a third component).

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.As used herein, "configured to (or configured to)" according to the context, for example, hardware or software "suitable for," "having the ability to," "modified to ," "made to," "capable of," or "designed to" may be used interchangeably.

어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts.

예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase "a processor configured (or configured to perform) A, B, and C" refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the corresponding operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may refer to a general-purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing corresponding operations.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'.

즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.That is, unless stated otherwise or clear from context, the expression 'x employs a or b' means any one of natural inclusive permutations.

이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as '.. unit' and '.. group' used below mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자를 설명하는 도면이다.1 and 2 are views illustrating a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 불소수지 고분자 물질을 이용하여 내식성 및 내화학성이 확보되는 복사 냉각 소자를 설명한다.1 illustrates a radiation cooling device in which corrosion resistance and chemical resistance are secured using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자(100)는 기판(110) 및 복사냉각 코팅층(120)을 포함하고, 복사냉각 코팅층(120)은 불소수지 고분자 물질이 불소수자 고분자 입자(121) 형태로 포함하고 있다.1, the radiation cooling device 100 using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention includes a substrate 110 and a radiation cooling coating layer 120, and the radiation cooling coating layer 120 is fluorine. The resin polymer material is included in the form of fluorine polymer particles 121 .

본 발명의 일실시예에 따르면 기판은 다양한 표면으로 지칭될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the substrate may be referred to as various surfaces.

예를 들어, 다양한 표면은 나무 표면, 플라스틱 표면, 유리 표면, 금속기판 표면, 우산 표면, 집 모형 표면 및 옷감 표면 중 적어도 하나의 표면을 포함할 수 있다.For example, the various surfaces may include at least one of a wooden surface, a plastic surface, a glass surface, a metal substrate surface, an umbrella surface, a house model surface, and a cloth surface.

일례로, 복사 냉각 소자(100)는 복사냉각 코팅층(120)이 코팅된 기판(110)일 수 있는데, 복사 냉각 소자(100)는 태양광이 비치는 낮(day time)이나 태양광이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도 이하로 냉각시키는 복사냉각 코팅층(120)이 구현되면 건축, 자동차 등의 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 수행할 수 있다.As an example, the radiation cooling device 100 may be a substrate 110 coated with a radiation cooling coating layer 120 . If the radiation cooling coating layer 120 is implemented to cool below ambient temperature without consuming energy even at night time, it can be applied to the outer surface of a material that needs cooling, such as a building or automobile, to perform a cooling function without energy consumption.

본 발명의 일실시예에 따르면 복사 냉각 소자(100)는 내화학성을 갖는 불소수지 고분자 물질, 불소수지 고분자 물질을 불소수지 고분자 입자(121) 형태로 결합하는 결합 고분자 물질 및 불소수지 고분자 물질과 결합 고분자 물질의 혼합물의 코팅 형성과 내화학성을 증가시키는 바인더 물질을 포함하는 복사냉각 코팅 용액이 기판(110)상에 코팅되어 형성되는 복사냉각 코팅층(120)을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the radiation cooling device 100 is combined with a fluororesin polymer material having chemical resistance, a bonding polymer material that combines a fluororesin polymer material in the form of a fluororesin polymer particle 121, and a fluororesin polymer material The radiation cooling coating layer 120 is formed by coating the substrate 110 with a radiation cooling coating solution containing a binder material that increases the coating formation and chemical resistance of a mixture of polymer materials.

일례로, 복사냉각 코팅층(120)은 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서 적외선 방사율을 갖으며, 입사 태양광에 대한 굴절률을 갖음에 따라 입사 태양광을 반사할 수 있다.For example, the radiation cooling coating layer 120 has an infrared emissivity in a wavelength range corresponding to a sky window, and may reflect incident sunlight as it has a refractive index with respect to incident sunlight.

따라서, 본 발명은 태양광이 비치는 낮(day time)이나 태양광이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 복사 냉각 소자의 주변온도를 냉각시킴에 따라 건축, 자동차 등의 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 수행할 수 있는 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention cools the ambient temperature of the radiation cooling element without energy consumption even during day time when sunlight is shining or night time when sunlight is not shining, so that materials requiring cooling of buildings, automobiles, etc. It is possible to provide a radiation cooling element with corrosion resistance and chemical resistance that can be applied to an external surface to perform a cooling function without energy consumption.

또한, 본 발명은 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 냉각 시스템에 적용하여 냉각 시스템의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the energy efficiency of the cooling system by applying the corrosion-resistant and chemical-resistant radiant cooling element to the cooling system.

본 발명의 일실시예에 따른 복사냉각 코팅층(120)은 결합 고분자 물질과 불소수지 고분자 입자의 굴절률에 기반하여 입사 태양광을 산란 및 반사함에 따라 입사 태양광을 반사할 수 있다.The radiation cooling coating layer 120 according to an embodiment of the present invention may reflect incident sunlight as it scatters and reflects incident sunlight based on the refractive index of the bonding polymer material and the fluororesin polymer particles.

즉, 복사냉각 코팅층(120)은 결합 고분자 물질 내에 존재하는 불소수지 고분자 입자로 인해 산란효과가 나타나고, 표면이 흰 색을 띄어 높은 태양광 반사도를 가지며, 불소수지 소재의 특성으로 인해 산성비가 내리는 상황처럼 화학물질과의 반응에 의해 내구도가 저하할 수 있는 환경에서도 높은 내구도로 인해 오랜 기간 복사 냉각 성능이 유지된다.That is, the radiation cooling coating layer 120 has a scattering effect due to the fluororesin polymer particles present in the binding polymer material, and the surface is white and has high solar reflectivity, and acid rain falls due to the characteristics of the fluororesin material. Radiant cooling performance is maintained for a long time due to high durability even in environments where durability may be reduced by reaction with chemicals.

일례로, 복사냉각 코팅층(120)은 불소수지 고분자 물질과 결합 고분자 물질의 결합 구조에 따른 복합 고분자 물질에 기반하여 형성될 수 있다.For example, the radiation cooling coating layer 120 may be formed based on a composite polymer material according to a bonding structure of the fluororesin polymer material and the bonding polymer material.

예를 들어 결합 고분자 물질은 가교결합체로서 불소수지 고분자 물질과 혼합되어 기판(110) 상에 코팅될 경우, 금속 반사 물질 없이도 산란효과로 인해 흰색을 나타냄에 따라 입사 태양광에 대한 높은 반사도를 제공할 수 있다.For example, when the binding polymer material is mixed with a fluororesin polymer material as a crosslinker and coated on the substrate 110, it shows white color due to the scattering effect even without a metal reflective material, thereby providing high reflectivity to incident sunlight. can

본 발명의 일실시예에 따르면 복사냉각 코팅층(120)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 무게 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 및 3:4:1 중 어느 하나의 무게 비율로 혼합된 복사냉각 코팅 용액이 다양한 표면상에 코팅되어 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the radiation cooling coating layer 120 has a weight ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material of 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3: A radiant cooling coating solution mixed in a weight ratio of any one of 2:3, 3:3:1 and 3:4:1 may be coated on various surfaces and formed.

일례로, 복사냉각 코팅층(120)은 상술한 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 및 3:4:1 중 어느 하나의 무게 비율에서 결합 고분자 물질의 비율이 감소하면 내화학성이 증가하고, 바인더 물질의 비율이 증가하면 내화학성이 증가될 수 있다.For example, the radiation cooling coating layer 120 is any one of the above-mentioned 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 and 3:4:1 If the ratio of the binding polymer material in the weight ratio of , the chemical resistance may increase, and if the ratio of the binder material increases, the chemical resistance may be increased.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자(100)는 결합 고분자 물질의 비율과 바인더 물질의 비율의 변화에 기반하여 적용되는 환경에 적합한 내식성(erosion resistance) 및 내화학성이 확보 및 제어되고, 내식성과 내화학성 확보에 따른 내구성이 보장될 수 있다.That is, the radiation cooling device 100 according to an embodiment of the present invention is secured and controlled in corrosion resistance and chemical resistance suitable for the environment to which it is applied based on a change in the ratio of the binding polymer material and the ratio of the binder material, and , durability by securing corrosion resistance and chemical resistance can be guaranteed.

본 발명의 일실시예에 따르면 복사냉각 코팅층(120)은 상술한 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 및 3:4:1 중 어느 하나의 무게 비율에서 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 무게 비율에 기반하여 입사 태양광에 대한 반사율이 제어될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the radiation cooling coating layer 120 is the above-described 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 and 3:4 The reflectance of incident sunlight may be controlled based on the weight ratio of the binding polymer material and the binder material in any one weight ratio of :1.

구체적으로, 복사냉각 코팅층(120)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, 3:3:1 및 3:4:1 중 어느 하나의 무게 비율로 혼합된 복사냉각 코팅 용액이 기판(110) 상에 코팅되어 형성되는 경우, 상기 반사율이 80% 내지 99%의 범위 내에서 결정될 수 있다.Specifically, the radiation cooling coating layer 120 has a weight ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material of 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3, When the radiation cooling coating solution mixed in a weight ratio of 3:3:1 and 3:4:1 is coated on the substrate 110 and formed, the reflectance may be determined within the range of 80% to 99%. can

본 발명의 일실시예에 따르면 불소수지 고분자 물질은 PVDF(Polyvinylidene fluoride), ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), P(VDF-HFP) 및 PVF(polyvinylfluoride) 중 적어도 하나의 불소수지 고분자 물질을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fluororesin polymer material is at least one of PVDF (Polyvinylidene fluoride), ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), PTFE (Polytetrafluoroethylene), P (VDF-HFP), and PVF (polyvinylfluoride). It may include one fluororesin polymer material.

일례로, 결합 고분자 물질은 PUA(poly urethane acrylate), PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate), PE(polyethylene), PC(polycarbonate) 및 DPHA(DiPentaerythritol HexaAcrylate) 중 적어도 하나의 결합 고분자 물질을 포함할 수 있다.In one example, the binding polymer material may include at least one binding polymer material of poly urethane acrylate (PUA), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), and DiPentaerythritol HexaAcrylate (DPHA). can

본 발명의 일실시예에 따르면 바인더 물질은 EG(ethylene glycol), 아크릴 레이트(acrylate), 아크릴 아미드(acrylic amid), PVP(Polyvinylpyrrolidone) 중 적어도 하나의 바인더 물질을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the binder material may include at least one of ethylene glycol (EG), acrylate, acrylic amid, and polyvinylpyrrolidone (PVP).

본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자(100)의 복사냉각 코팅층(120)은 복사냉각 코팅 용액이 드랍 캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating), 바코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 닥터 블레이딩(doctor blading), 블레이드 코팅(blade coating), 다잉(dyeing) 및 브러싱(brushing) 중 적어도 하나의 용액 공정을 통하여 기판(110) 상에 코팅되어 형성될 수 있다.In the radiation cooling coating layer 120 of the radiation cooling device 100 according to an embodiment of the present invention, the radiation cooling coating solution is drop casting, spin coating, bar coating, or spray coating. (spray coating), doctor blading (doctor blading), blade coating (blade coating), dying (dyeing) and may be formed by coating on the substrate 110 through at least one solution process of brushing (brushing).

따라서, 본 발명은 단단(rigid)하거나 유연(flexible)한 기판 상에 복사냉각 코팅층을 형성하여 단단(rigid)하거나 유연(flexible)한 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a rigid or flexible radiation cooling device having corrosion resistance and chemical resistance by forming a radiation cooling coating layer on a rigid or flexible substrate.

또한, 본 발명은 열교환용 구리(동) 파이프의 표면이나 차량 지붕과 같은 비평면 기판 위에도 복사냉각 기능을 갖춘 복사냉각 코팅층이 형성되어 복사냉각 기능을 수행할 수 있으며, 옷감, 우산 표면과 같은 천 소재에도 다잉을 통하여 복사냉각능을 부여할 수 있다.In addition, according to the present invention, a radiation cooling coating layer having a radiation cooling function is formed on the surface of a copper (copper) pipe for heat exchange or on a non-planar substrate such as a vehicle roof to perform a radiation cooling function. Radiative cooling ability can be given to materials through dyeing.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 불소수지 고분자 물질을 이용하여 내식성 및 내화학성이 확보되는 복사 냉각 소자에 프라이머층이 추가적으로 형성된 복사 냉각 소자의 구조를 설명한다.2 illustrates the structure of a radiation cooling device in which a primer layer is additionally formed in a radiation cooling device having corrosion resistance and chemical resistance using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자(200)는 기판(210), 프라이머층(220) 및 복사냉각 코팅층(230)을 포함하고, 복사냉각 코팅층(230)은 불소수지 고분자 물질이 불소수자 고분자 입자(231) 형태로 포함하고 있다.Referring to FIG. 2 , the radiation cooling device 200 using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention includes a substrate 210 , a primer layer 220 and a radiation cooling coating layer 230 , and radiation cooling. The coating layer 230 includes a fluororesin polymer material in the form of fluorine polymer particles 231 .

도 2에서 설명되는 복사 냉각 소자(200)는 도 1에서 설명된 복사 냉각 소자(100)와 동일하게 기판(210) 및 복사냉각 코팅층(230)을 포함하고, 기판(210)과 복사냉각 코팅층(230)의 사이에 프라이머층(220)이 형성된다.The radiation cooling device 200 described in FIG. 2 includes a substrate 210 and a radiation cooling coating layer 230 in the same manner as the radiation cooling device 100 described in FIG. 1 , and a substrate 210 and a radiation cooling coating layer ( A primer layer 220 is formed between the 230 .

본 발명의 일실시예에 따르면 복사 냉각 소자(200)는 복사냉각 코팅층(230)과 다양한 표면에 해당하는 기판(210) 사이에 복사냉각 코팅층(230)과 기판(210) 간의 결합력 증가시키고, 복사냉각 코팅층(230)의 표면 개질을 위한 프라이머층(220)을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the radiation cooling element 200 increases the coupling force between the radiation cooling coating layer 230 and the substrate 210 between the radiation cooling coating layer 230 and the substrate 210 corresponding to the various surfaces, and the radiation A primer layer 220 for surface modification of the cooling coating layer 230 may be further included.

예를 들어, 프라이머층(220)은 기판(210)이 금속 물질인 경우 산화에 의한 녹 발생을 미연에 방지할 수 있고, 복사냉각 코팅층(230)의 형성률도 증가시킬 수 있다.For example, when the substrate 210 is a metal material, the primer layer 220 may prevent rust from occurring due to oxidation in advance, and may also increase the formation rate of the radiation cooling coating layer 230 .

따라서, 본 발명은 다양한 표면과 복사냉각 코팅층 사이에 프라이머층을 추가적으로 포함하여 다양한 표면과 복사냉각 코팅층 간의 결합력 증대 및 복사냉각 코팅층의 표면 질 개선을 통해 복사 냉각 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can improve the performance of the radiation cooling device by additionally including a primer layer between the various surfaces and the radiation cooling coating layer, thereby increasing the bonding force between the various surfaces and the radiation cooling coating layer and improving the surface quality of the radiation cooling coating layer.

한편, 복사 냉각 소자(200)는 복사냉각 코팅층(230)을 외부로부터 보호하기 위하여 고분자 보호층(미도시)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the radiation cooling device 200 may further include a polymer protective layer (not shown) to protect the radiation cooling coating layer 230 from the outside.

예를 들어, 고분자 보호층(미도시)은 외부 물질의 침투를 차단하면서 복사 냉각 코팅층(230)의 표면을 개질할 수 있다.For example, the polymer protective layer (not shown) may modify the surface of the radiation cooling coating layer 230 while blocking the penetration of external materials.

즉, 고분자 보호층(미도시)은 복사냉각 코팅층(230)의 상부에 기계적 안정성, 내후성, 소수성 등 표면 개질을 위한 고분자 물질이 추가적으로 코팅되어 형성될 수 있다.That is, the polymer protective layer (not shown) may be formed by additionally coating a polymer material for surface modification such as mechanical stability, weather resistance, hydrophobicity, etc. on the radiation cooling coating layer 230 .

따라서, 본 발명은 고분자 보호층을 추가적으로 포함하여 수분 및 공기 등 외부 물질이 침투되는 것을 방지할 수 있어 소수성이 부여된 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can prevent penetration of external substances such as moisture and air by additionally including a polymer protective layer, thereby providing a radiation cooling device to which hydrophobicity is imparted.

또한, 복사냉각 코팅층(230)은 추가적으로 가시광선에서 한 개의 피크점을 갖으며, 가시광선의 반사에 따른 색상을 가지는 나노 또는 마이크로 입자가 첨가될 경우, 색상을 발현할 수 있다.In addition, the radiation cooling coating layer 230 additionally has one peak point in visible light, and when nano or micro particles having a color according to the reflection of visible light are added, color may be expressed.

예를 들어, 나노 또는 마이크로 입자는 스캐터링 나노입자로서, MgF2, Al2O3, SiO2, MgO, ZnO 및 TiO2 중 어느 하나의 스캐터링 나노입자를 포함할 수 있다.For example, the nanoparticles or microparticles are scattering nanoparticles, and may include any one of MgF 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZnO, and TiO 2 scattering nanoparticles.

또한, 나노 또는 마이크로 입자는 색상형 나노입자로서, CdSe, Cds 및 페로브스카이트(perovskite) 물질 중 어느 하나의 색상형 나노입자를 포함하고, 페로브스카이트(perovskite) 물질은 화학식 ABX3을 갖으며, A는 Cs, Sn, Bi 및 메틸 암모늄(Methyl Ammonium) 중 어느 하나를 포함하고, B는 Fe, Co, Ni, Cu, Sn, Pb, Bi, Ge, Ti 및 Zn 중 어느 하나의 금속 물질을 포함하며, X는 Cl, Br 및 I 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the nano or micro particles are colored nanoparticles, and include any one of colored nanoparticles of CdSe, Cds, and perovskite material, and the perovskite material has the formula ABX3. And, A includes any one of Cs, Sn, Bi, and methyl ammonium (Methyl Ammonium), B is any one of Fe, Co, Ni, Cu, Sn, Pb, Bi, Ge, Ti and Zn metal material Including, X may include any one of Cl, Br, and I.

따라서, 본 발명은 복사 냉각 성능을 제공하면서도 흰색뿐 만 아니라 다양한 색상을 구현하여 복사 냉각 소자의 적용 범위를 확장할 수 있다.Therefore, the present invention can extend the application range of the radiation cooling device by implementing various colors as well as white while providing radiation cooling performance.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율 변경에 따른 복사 냉각 소자의 광특성을 설명하는 도면이다.3A and 3B are views illustrating optical characteristics of a radiation cooling device according to a change in a ratio of a bonding polymer material in a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율의 변화에 기반한 반사율 및 투과율 변화를 설명한다.3A illustrates changes in reflectance and transmittance based on a change in the ratio of a combined polymer material in a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 3a를 참고하면, 그래프(300)는 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율의 변화에 기반한 반사율 및 투과율의 변화를 파장 변화에 기반하여 예시한다.Referring to FIG. 3A , a graph 300 illustrates changes in reflectance and transmittance based on changes in the ratio of the bonding polymer material in the radiation cooling device based on changes in wavelength.

그래프(300)에서 제1 지시선(301)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:1:1인 경우를 나타낼 수 있고, 제2 지시선(302)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:1인 경우를 나타낼 수 있으며, 제3 지시선(303)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:3:1인 경우를 나타낼 수 있고, 제4 지시선(304)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:4:1인 경우를 나타낼 수 있다. 여기서, 복사냉각 코팅층의 두께는 약 500㎛일 수 있다.In the graph 300, the first leader line 301 may represent a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1, and the second leader line 302 is the fluororesin polymer material, The ratio of the binding polymer material and the binder material may be 3:2:1, and the third leader line 303 indicates the case where the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:3:1. may be shown, and the fourth leader line 304 may represent a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:4:1. Here, the thickness of the radiation cooling coating layer may be about 500㎛.

그래프(300)에서 상단은 각 지시선의 반사율의 변화를 나타낼 수 있고, 하단은 각 지시선의 투과율의 변화를 나타낼 수 있다.In the graph 300 , the upper end may represent a change in reflectance of each leader line, and the lower end may represent a change in transmittance of each leader line.

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율의 변화에 기반한 방사율 변화를 설명한다.FIG. 3b illustrates a change in emissivity based on a change in a ratio of a combined polymer material in a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 3b를 참고하면, 그래프(310)는 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율의 변화에 기반한 방사율의 변화를 파장 변화에 기반하여 예시한다.Referring to FIG. 3B , a graph 310 illustrates a change in emissivity based on a change in the ratio of the bonding polymer material in the radiation cooling element based on the change in wavelength.

그래프(310)에서 제1 지시선(301)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:1:1인 경우를 나타낼 수 있고, 제2 지시선(302)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:1인 경우를 나타낼 수 있으며, 제3 지시선(303)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:3:1인 경우를 나타낼 수 있고, 제4 지시선(304)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:4:1인 경우를 나타낼 수 있다. 여기서, 복사냉각 코팅층의 두께는 약 500㎛일 수 있다.In the graph 310, the first leader line 301 may represent a case where the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1, and the second leader line 302 is the fluororesin polymer material, The ratio of the binding polymer material and the binder material may be 3:2:1, and the third leader line 303 indicates the case where the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:3:1. may be shown, and the fourth leader line 304 may represent a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:4:1. Here, the thickness of the radiation cooling coating layer may be about 500㎛.

그래프(300) 및 그래프(310)에 대한 측정 결과는 하기 표 1과 같이 정리할 수 있다.Measurement results for the graph 300 and the graph 310 can be summarized as shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112021070558259-pat00001
Figure 112021070558259-pat00001

상술한 표 1을 참고하면, 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:1:1인 경우는 총 냉각전력이 가장 높지만 입사 태양광에 대한 반사율이 상대적으로 작음을 확인할 수 있다.Referring to Table 1 above, when the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1, it can be seen that the total cooling power is the highest, but the reflectance with respect to the incident sunlight is relatively small. .

예를 들어, 불소수지 고분자 물질은 ETFE를 포함하고, 결합 고분자 물질은 PUA를 포함하며, 바인더 물질은 EG를 포함할 수 있다.For example, the fluororesin polymer material may include ETFE, the binding polymer material may include PUA, and the binder material may include EG.

불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:1, 3:3:1 및 3:4:1인 경우는 3:1:1인 경우에 대비하여 입사 태양광에 대한 반사율이 상대적으로 증가함을 확인할 수 있으나, 세 비율 내에서는 유의미한 광특성의 차이를 확인하기 어렵다.When the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:2:1, 3:3:1, and 3:4:1, the reflectance for incident sunlight is 3:1:1 Although it can be confirmed that the relative increase in , it is difficult to ascertain a significant difference in optical characteristics within the three ratios.

한편, 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율은 태양광 반사율, 태양광 흡수율, 대기의 창 방사율, 총 냉각전력 및 냉각 온도를 함께 고려할 경우, 바람직하게는 3:2:1과 3:3:1의 비율 중 어느 하나의 비율로 결정되는 것이 바람직할 수 있다.On the other hand, the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is preferably 3:2:1 and 3 when the solar reflectance, the solar absorption rate, the window emissivity of the atmosphere, the total cooling power and the cooling temperature are considered together. It may be desirable to determine any one of the ratios of :3:1.

또한, 태양광 반사율을 고려하지 않을 경우에는 3:1:1, 3:2:1 및 3:3:1의 비율 중 어느 하나의 비율로 결정되는 것이 바람직할 수 있다.In addition, when sunlight reflectance is not taken into consideration, it may be preferable to determine any one of a ratio of 3:1:1, 3:2:1, and 3:3:1.

도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 결합 고분자 물질의 비율 변경에 따른 복사 냉각 소자의 이미지를 설명하는 도면이다.3C is a view for explaining an image of a radiation cooling device according to a change in a ratio of a bonding polymer material in a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 3c를 참고하면, 도 3a 및 도 3b에서 설명된 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:3:1 및 3:4:1인 경우에 따른 복사 냉각 소자의 이미지를 예시한다.Referring to FIG. 3C , the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material described in FIGS. 3A and 3B is 3:1:1, 3:2:1, 3:3:1 and 3:4: An image of the radiative cooling element according to the case of 1 is illustrated.

이미지(320)는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:1:1인 경우에 해당될 수 있다.The image 320 may correspond to a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1.

이미지(321)는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:1인 경우에 해당될 수 있다.The image 321 may correspond to a case where the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:2:1.

이미지(322)는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:3:1인 경우에 해당될 수 있다.The image 322 may correspond to a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:3:1.

이미지(323)는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:4:1인 경우에 해당될 수 있다.The image 323 may correspond to a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:4:1.

불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:4:1인 경우에서는 결합 고분자 물질의 비율이 증가함에 따라 결합 고분자 물질이 자외선에 의해 중합(polymerization)되는 과정에 따른 발열반응 때문에 열응력(thermal stress)로 코팅층에 크랙(crack)이 발생될 수 있다.When the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:4:1, as the ratio of the bonding polymer material increases, heat is generated due to an exothermic reaction caused by the polymerization process of the bonding polymer material by ultraviolet rays. Cracks may be generated in the coating layer due to thermal stress.

따라서, 바인더 물질이 고정된 상태에서는 3:2:1과 3:3:1의 비율 중 어느 하나의 비율로 결정되는 것이 바람직할 수 있다.Therefore, in a state in which the binder material is fixed, it may be preferable to determine any one of a ratio of 3:2:1 and 3:3:1.

또한, 태양광 반사율을 고려하지 않을 경우에는 3:1:1, 3:2:1 및 3:3:1의 비율 중 어느 하나의 비율로 결정되는 것이 바람직할 수 있다.In addition, when sunlight reflectance is not taken into consideration, it may be preferable to determine any one of a ratio of 3:1:1, 3:2:1, and 3:3:1.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에서 바인더 물질의 비율 변경에 따른 복사 냉각 소자의 복사 냉각 성능을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the radiative cooling performance of the radiative cooling device according to the change in the ratio of the binder material in the radiative cooling device using the fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자를 제조하는 과정에서 불소수지 고분자 물질 및 결합 고분자 물질의 비율은 고정한 상태에서 바인더 물질의 비율을 변경할 시 복사 냉각 소자의 반사율을 예시한다.4 is a radiation cooling device when the ratio of the binder material is changed while the ratio of the fluororesin polymer material and the binding polymer material is fixed in the process of manufacturing the radiation cooling device using the fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention; Reflectance is illustrated.

도 4를 참고하면, 그래프(400)에서 제1 지시선(401)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:1인 경우를 나타낼 수 있고, 제2 지시선(402)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:2인 경우를 나타낼 수 있으며, 제3 지시선(323)은 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:3인 경우를 나타낼 수 있다. 여기서, 복사냉각 코팅층의 두께는 약 260㎛일 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the graph 400 , the first leader line 401 may represent a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:2:1, and the second leader line 402 . may represent a case in which the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:2:2, and the third leader line 323 indicates that the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3: It can represent the case of 2:3. Here, the thickness of the radiation cooling coating layer may be about 260㎛.

예를 들어, 불소수지 고분자 물질은 ETFE를 포함하고, 결합 고분자 물질은 PUA를 포함하며, 바인더 물질은 EG를 포함할 수 있다.For example, the fluororesin polymer material may include ETFE, the binding polymer material may include PUA, and the binder material may include EG.

그래프(400)에 따른 태양광 반사율과 냉각 온도는 하기 표 2와 같이 정리할 수 있다.The solar reflectance and cooling temperature according to the graph 400 can be summarized as shown in Table 2 below.

[표 2][Table 2]

Figure 112021070558259-pat00002
Figure 112021070558259-pat00002

상술한 표 2를 참고하면, 바인더 물질의 비율이 증가할 수 록 태양광 반사율은 감소하고, 냉각 온도는 증가한다. 즉, 냉각 성능은 감소할 수 있다.Referring to Table 2 described above, as the ratio of the binder material increases, the solar reflectance decreases and the cooling temperature increases. That is, the cooling performance may decrease.

바인더 물질은 필름 형성제(film forming agent)로써 근적외선 영역에서 흡수율이 높을 수 있다. 근적외선 영역에서 흡수율이 높은 것은 태양광 반사율이 낮은 것으로 볼 수 있다.The binder material may have high absorption in the near-infrared region as a film forming agent. A high absorption in the near-infrared region can be seen as a low reflectance of sunlight.

즉, 바인더 물질의 비율을 증가시킬수록 기계적 특성 및 내화학성이 증가하는 반면에 근적외선 영역에서의 태양광 반사율이 감소하여 광특성이 감소할 수 있다.That is, as the ratio of the binder material is increased, mechanical properties and chemical resistance may increase, while the reflectance of sunlight in the near-infrared region may decrease, thereby reducing optical properties.

바인더 물질의 비율의 증가는 복사 냉각 성능의 감소와 연결될 수 있음에 따라 기계적 물성에 해당하는 내화학성을 얻을 수 있을 정도만 첨가되는 것이 바람직할 수 있다.As an increase in the proportion of the binder material may be associated with a decrease in radiative cooling performance, it may be desirable to add only enough to obtain chemical resistance corresponding to mechanical properties.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자에 대한 내화학성 테스트를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining a chemical resistance test for a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자가 산성비에 노출될 경우를 고려한 내화학성 테스트를 예시한다.5 illustrates a chemical resistance test in consideration of a case in which a radiation cooling device using a fluororesin polymer material according to an embodiment of the present invention is exposed to acid rain.

도 5를 참고하면, 이미지(500) 내에서 세 개의 복사 냉각 소자는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:1인 경우에 해당하고, 이미지(510)은 내화학성 테스트 진행 결과를 나타낸다.Referring to FIG. 5 , the three radiation cooling elements in the image 500 correspond to a case where the ratio of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is 3:2:1, and the image 510 shows chemical resistance. Shows the test progress results.

이미지(520)는 이미지(500)에서 나타내는 세개의 복사 냉각 소자에 대비하여 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율 중 결합 고분자 물질의 비율을 감소시킨 경우를 예시한다.Image 520 exemplifies a case in which the ratio of the bonding polymer material among the ratios of the fluororesin polymer material, the bonding polymer material, and the binder material is reduced compared to the three radiation cooling elements shown in the image 500 .

즉, 이미지(520)는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:1:1인 경우에 내화학성 테스트 진행 결과를 나타낸다.That is, the image 520 shows the results of the chemical resistance test when the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:1:1.

예를 들어, 불소수지 고분자 물질은 ETFE를 포함하고, 결합 고분자 물질은 PUA를 포함하며, 바인더 물질은 EG를 포함할 수 있다.For example, the fluororesin polymer material may include ETFE, the binding polymer material may include PUA, and the binder material may include EG.

이미지(530)는 이미지(500)에서 나타내는 세개의 복사 냉각 소자에 대비하여 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율 중 바인더 물질의 비율을 증가시킨 경우를 예시한다.The image 530 exemplifies a case in which the ratio of the binder material among the ratios of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is increased compared to the three radiation cooling elements shown in the image 500 .

즉, 이미지(530)는 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율이 3:2:2인 경우에 내화학성 테스트 진행 결과를 나타낸다.That is, the image 530 shows the results of the chemical resistance test when the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is 3:2:2.

이미지(510), 이미지(520) 및 이미지(530)에서 나타내는 복사 냉각 소자 각각은 pH 6.1, pH 5.8 및 pH 3.8의 황산 용액에 2시간 넣어둔 후에 결과를 나타낸다.Each of the radiative cooling elements shown in image 510, image 520, and image 530 shows results after being placed in sulfuric acid solutions of pH 6.1, pH 5.8, and pH 3.8 for 2 hours.

이미지(510)를 참고하면, 세개의 복사 냉각 소자는 모두 크랙이 발생하거나 표면이 벗겨짐을 확인할 수 있다.Referring to the image 510, it can be seen that all three radiation cooling elements are cracked or the surface is peeled off.

특히, pH 농도가 낮은 용액에 노출된 복사 냉각 소자에서 더 큰 변화를 확인할 수 있다.In particular, a larger change can be seen in the radiative cooling element exposed to a solution with a low pH concentration.

한편, 이미지(520) 및 이미지(530)에서 나타내는 복사 냉각 소자는 크랙이 발생하거나 표면의 이탈이 확인되지 않는다.On the other hand, in the radiation cooling element shown in the image 520 and the image 530, cracks or surface separation are not confirmed.

즉, 이미지(520) 및 이미지(530)에서는 복사냉각 코팅층이 산성비에 노출되어도 크랙이 발생하거나 표면의 이탈이 발생하지 않을 것임을 예측할 수 있다.That is, in the images 520 and 530 , it can be predicted that cracks or surface separation will not occur even when the radiation cooling coating layer is exposed to acid rain.

한편, 불소수지 고분자 물질, 결합 고분자 물질 및 바인더 물질의 비율에서 결합 고분자 물질의 비율을 증가시킬 경우에는 이미지(510)과 동일하게 모두 크랙이 발생하거나 표면이 벗겨짐을 확인할 수 있다.On the other hand, when the ratio of the binding polymer material in the ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material is increased, it can be confirmed that cracks occur or the surface is peeled off, as in the image 510 .

다시 말해, 결합 고분자 물질의 비율을 낮추면 상대적으로 불소수지 고분자 물질의 비율이 증가하는 것이기 때문에 내화학성 증가로 인해 복사냉각 코팅층의 내구도가 증가할 수 있다.In other words, if the ratio of the bonding polymer material is lowered, the durability of the radiation cooling coating layer may be increased due to the increase in chemical resistance because the ratio of the fluororesin polymer material is relatively increased.

또한, 코팅층 형성의 역할을 하는 바인더 물질의 양을 늘리면 복사냉각 코팅층을 형성하기 위한 물질의 바인더 역할을 하기 때문에 내구도 증가로 인해 코팅막에 크랙이 형성되지 않기 때문에 황산 테스트 후에도 복사냉각 코팅층이 그대로 유지될 수 있다.In addition, if the amount of the binder material that plays the role of forming the coating layer is increased, since it acts as a binder of the material for forming the radiation cooling coating layer, cracks are not formed in the coating film due to the increase in durability. can

따라서, 본 발명은 다양한 표면에 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사냉각 코팅층을 형성하여 태양광 스펙트럼에서 높은 반사율을 갖으면서, 동시에 복사 냉각 소자 아래의 열을 외부로 방사하여 물질 표면 혹은 물질 아래의 온도를 냉각하는 내식성 및 내화학성의 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention forms a radiation cooling coating layer using a fluororesin polymer material on various surfaces to have a high reflectance in the solar spectrum, and at the same time radiate heat under the radiation cooling element to the outside to reduce the temperature of the material surface or below the material It is possible to provide a radiant cooling element that is corrosion-resistant and chemical-resistant to cool.

또한, 본 발명은 내화학성을 갖는 불소수지 고분자 물질을 이용하여 복사 냉각 성능을 제공하면서도 복사 냉각 소자의 표면을 유지하면서 산성비 등의 오염물에 대하여 내구성을 제공하도록 복사 냉각 소자의 내구성과 내화학성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention improves the durability and chemical resistance of the radiation cooling device to provide durability against contaminants such as acid rain while maintaining the surface of the radiation cooling device while providing radiation cooling performance using a fluororesin polymer material having chemical resistance. can do it

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자와 상용화 페인트의 복사 냉각 성능을 비교하여 설명하는 도면이다.6A to 6D are diagrams for explaining a comparison of the radiative cooling performance of a radiation cooling device using a fluororesin polymer material and a commercial paint according to an embodiment of the present invention.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자와 상용화 페인트에 대한 파장 변화에 따른 반사율 및 투과율 변화를 예시한다.6A illustrates changes in reflectance and transmittance according to wavelength changes for a radiation cooling device using a fluororesin polymer material and a commercial paint according to an embodiment of the present invention.

도 6a의 그래프(600)를 참고하면, 제1 지시선(601)은 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 반사율의 변화를 나타내고, 제2 지시선(602)은 상용화 페인트가 도포된 물질의 반사율의 변화를 나타낸다.Referring to the graph 600 of FIG. 6A , a first leader line 601 indicates a change in reflectivity of the radiative cooling device according to an embodiment of the present invention, and a second leader line 602 indicates a material to which a commercial paint is applied. It represents the change in reflectance.

또한, 제3 지시선(603)은 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 투과율의 변화를 나타내고, 제4 지시선(604)은 상용화 페인트가 도포된 물질의 투과율의 변화를 나타낸다.In addition, the third leader line 603 represents a change in transmittance of the radiation cooling device according to an embodiment of the present invention, and the fourth leader line 604 represents a change in transmittance of a material to which a commercial paint is applied.

제1 지시선(601)과 제2 지시선(602)을 비교하면 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 반사율이 상대적으로 높음을 확인할 수 있다.When the first leader line 601 and the second leader line 602 are compared, it can be seen that the reflectance of the radiation cooling device according to the embodiment of the present invention is relatively high.

또한, 제3 지시선(603)과 제4 지시선(604)을 비교하면 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 투과율이 상대적으로 높음을 확인할 수 있다.In addition, when the third leader line 603 and the fourth leader line 604 are compared, it can be seen that the transmittance of the radiation cooling device according to the embodiment of the present invention is relatively high.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자가 상용화 페인트에 대비하여 상대적으로 우수한 복사 냉각 성능을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that the radiation cooling device according to an embodiment of the present invention can provide relatively excellent radiation cooling performance compared to commercial paint.

도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자와 상용화 페인트에 대한 파장 변화에 따른 방사율의 변화를 예시한다.6B illustrates a change in emissivity according to a change in wavelength for a radiation cooling device using a fluororesin polymer material and a commercial paint according to an embodiment of the present invention.

도 6b의 그래프(610)를 참고하면, 제1 지시선(611)은 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 방사율의 변화를 나타내고, 제2 지시선(612)은 상용화 페인트가 도포된 물질의 방사율의 변화를 나타낸다.Referring to the graph 610 of FIG. 6B , a first leader line 611 indicates a change in emissivity of the radiative cooling device according to an embodiment of the present invention, and a second leader line 612 indicates a material to which a commercial paint is applied. Shows the change in emissivity.

제1 지시선(611)과 제2 지시선(612)을 비교하면 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 방사율이 대기의 창에 해당하는 파장 범위인 8㎛ 내지 13㎛에서 상대적으로 높음을 확인할 수 있다.Comparing the first leader line 611 and the second leader line 612, it can be seen that the emissivity of the radiation cooling device according to an embodiment of the present invention is relatively high in a wavelength range of 8 μm to 13 μm corresponding to the window of the atmosphere. can

그래프(600) 및 그래프(610)에 따른 측정 결과는 하기 표 3과 같이 정리할 수 있다.Measurement results according to the graph 600 and the graph 610 may be summarized as shown in Table 3 below.

[표 3] [Table 3]

Figure 112021070558259-pat00003
Figure 112021070558259-pat00003

상술한 표 3에 따르면 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자가 상용화 페인트에 대비하여 상대적으로 우수한 복사 냉각 성능을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.According to Table 3 described above, it can be confirmed that the radiation cooling device according to an embodiment of the present invention can provide relatively excellent radiation cooling performance compared to commercial paint.

도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자와 상용화 페인트가 도포된 물질의 주변 온도 변화를 예시한다.6C illustrates changes in ambient temperature of a radiation cooling device using a fluororesin polymer material and a material to which commercial paint is applied according to an embodiment of the present invention.

도 6c의 그래프(620)를 참고하면, 제1 지시선(621)은 외기 온도(ambient air)의 온도 변화를 나타낼 수 있고, 제2 지시선(622)은 상용화 페인트가 도포된 물질의 주변 온도 변화를 나타낼 수 있으며, 제3 지시선(623)은 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 주변 온도 변화를 나타낼 수 있다.Referring to the graph 620 of FIG. 6C , the first leader line 621 may indicate a change in the temperature of ambient air, and the second leader line 622 may indicate a change in the ambient temperature of the material to which the commercial paint is applied. may be shown, and the third leader line 623 may indicate a change in ambient temperature of the radiative cooling element according to an embodiment of the present invention.

제1 지시선(621) 내지 제3 지시선(623)을 비교하면, 특정 시간 구간에 해당하는 오전 10시 내지 오후 4시 구간에서 제2 지시선(622)에 대비하여 제3 지시선(623)이 나타내는 온도가 낮음을 확인할 수 있다.Comparing the first leader line 621 to the third leader line 623 , the temperature indicated by the third leader line 623 with respect to the second leader line 622 in the period from 10:00 am to 4:00 pm corresponding to a specific time period It can be seen that is low.

즉, 상용화 페인트가 도포된 물질에 대비하여 본 발명의 복사 냉각 소자가 냉각 성능이 우수함을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that the radiation cooling device of the present invention has excellent cooling performance compared to the material to which the commercial paint is applied.

도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 불소수지 고분자 물질을 이용한 복사 냉각 소자와 상용화 페인트가 도포된 물질에 의한 온도 변화도(temperature gradient)를 예시한다.6D illustrates a temperature gradient of a radiation cooling device using a fluororesin polymer material and a material applied with a commercial paint according to an embodiment of the present invention.

도 6d의 그래프(630)를 참고하면, 제1 지시선(631)은 상용화 페인트가 도포된 물질의 온도 변화도를 나타낼 수 있으며, 제2 지시선(632)은 본 발명의 일실시예에 따른 복사 냉각 소자의 온도 변화도를 나타낼 수 있다.Referring to the graph 630 of FIG. 6D , a first leader line 631 may indicate a temperature gradient of a material to which a commercial paint is applied, and a second leader line 632 may indicate radiative cooling according to an embodiment of the present invention. It can represent the temperature gradient of the device.

제1 지시선(631) 및 제2 지시선(632)을 비교하면, 특정 시간 구간에 해당하는 오전 10시 내지 오후 4시 구간에서 제1 지시선(631)은 0℃ 이상 증가됨을 확인할 수 있으나 제2 지시선(632)은 -5℃ 이하를 유지함을 확인할 수 있다.Comparing the first leader line 631 and the second leader line 632 , it can be seen that the first leader line 631 increases by 0° C. or more in the period from 10:00 am to 4:00 pm corresponding to a specific time period, but the second leader line (632) can be confirmed to maintain -5 ℃ or less.

상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.In the above-described specific embodiments, elements included in the invention are expressed in the singular or plural according to the specific embodiments presented.

그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.However, the singular or plural expression is appropriately selected for the situation presented for convenience of description, and the above-described embodiments are not limited to the singular or plural component, and even if the component is expressed in plural, it is composed of a singular or , even a component expressed in a singular may be composed of a plural.

한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.On the other hand, although specific embodiments have been described in the description of the invention, various modifications are possible without departing from the scope of the technical idea contained in the various embodiments.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

100: 복사 냉각 소자 110: 기판
120: 복사냉각 코팅층 121: 불소수지 고분자 입자 100: radiant cooling element 110: substrate
120: radiation cooling coating layer 121: fluororesin polymer particles

Claims (12)

내화학성을 갖는 불소수지 고분자 물질, 상기 불소수지 고분자 물질을 불소수지 고분자 입자 형태로 결합하는 결합 고분자 물질 및 상기 불소수지 고분자 물질과 상기 결합 고분자 물질의 혼합물의 코팅 형성과 상기 내화학성을 증가시키는 바인더 물질을 포함하는 복사냉각 코팅 용액이 다양한 표면상에 코팅되어 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서 적외선 방사율을 갖으며, 입사 태양광에 대한 굴절률을 갖음에 따라 상기 입사 태양광을 반사하는 복사냉각 코팅층을 포함하고,
상기 복사냉각 코팅층은 상기 불소수지 고분자 물질, 상기 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3 및 3:3:1 중 어느 하나의 무게 비율로 혼합된 복사냉각 코팅 용액이 상기 다양한 표면상에 코팅되어 형성되며, 상기 어느 하나의 무게 비율에서 상기 결합 고분자 물질의 비율이 감소하면 상기 불소수지 고분자 물질의 비율 증가에 따라 상기 내화학성이 증가하고, 상기 바인더 물질의 비율 증가하면 상기 바인더 물질의 바인더 역할에 기반하여 상기 내화학성이 증가되고,
상기 복사냉각 코팅층은 상기 어느 하나의 무게 비율에서 상기 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율에 기반하여 상기 입사 태양광에 대한 반사율이 제어되며,
상기 복사냉각 코팅층은 상기 불소수지 고분자 물질, 상기 결합 고분자 물질 및 상기 바인더 물질의 무게 비율이 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3 및 3:3:1 중 어느 하나의 무게 비율로 혼합된 복사냉각 코팅 용액이 상기 다양한 표면상에 코팅되어 형성되는 경우, 상기 반사율이 80% 내지 99%의 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.A fluororesin polymer material having chemical resistance, a binding polymer material for binding the fluororesin polymer material in the form of fluororesin polymer particles, and a binder for forming a coating of a mixture of the fluororesin polymer material and the binding polymer material and increasing the chemical resistance A radiation cooling coating solution containing a material is coated on various surfaces to have an infrared emissivity in a wavelength range corresponding to the sky window, and reflect the incident sunlight as it has a refractive index for incident sunlight Including a radiation cooling coating layer,
The radiation cooling coating layer has a weight ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material of 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3 and 3:3 A radiation cooling coating solution mixed in any one weight ratio of :1 is formed by coating on the various surfaces, and when the ratio of the binding polymer material decreases in any one weight ratio, the ratio of the fluororesin polymer material increases Accordingly, the chemical resistance increases, and when the ratio of the binder material increases, the chemical resistance increases based on the binder role of the binder material,
In the radiation cooling coating layer, the reflectance for the incident sunlight is controlled based on the weight ratio of the binding polymer material and the binder material in any one weight ratio,
The radiation cooling coating layer has a weight ratio of the fluororesin polymer material, the binding polymer material, and the binder material of 3:1:1, 3:2:1, 3:2:2, 3:2:3 and 3:3 When the radiation cooling coating solution mixed in any one weight ratio of :1 is coated on the various surfaces and formed, the reflectance is characterized in that it is determined within the range of 80% to 99%
Radiant cooling element. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 불소수지 고분자 물질은 PVDF(Polyvinylidene fluoride), ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), PTFE(Polytetrafluoroethylene), P(VDF-HFP) 및 PVF(polyvinylfluoride) 중 적어도 하나의 불소수지 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.According to claim 1,
The fluororesin polymer material is a fluororesin polymer material of at least one of PVDF (Polyvinylidene fluoride), ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), PTFE (Polytetrafluoroethylene), P (VDF-HFP) and PVF (polyvinylfluoride). characterized by including
Radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 결합 고분자 물질은 PUA(poly urethane acrylate), PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate), PE(polyethylene), PC(polycarbonate) 및 DPHA(DiPentaerythritol HexaAcrylate) 중 적어도 하나의 결합 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.According to claim 1,
The binding polymer material is PUA (poly urethane acrylate), PS (polystyrene), PET (polyethylene terephthalate), PE (polyethylene), PC (polycarbonate) and DPHA (DiPentaerythritol HexaAcrylate) characterized in that it comprises at least one binding polymer material to do
Radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 바인더 물질은 EG(ethylene glycol), 아크릴 레이트(acrylate), 아크릴 아미드(acrylic amid), PVP(Polyvinylpyrrolidone) 중 적어도 하나의 바인더 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.According to claim 1,
The binder material is characterized in that it comprises at least one binder material of ethylene glycol (EG), acrylate, acrylic amid, and polyvinylpyrrolidone (PVP).
Radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 다양한 표면은 나무 표면, 플라스틱 표면, 유리 표면, 금속기판 표면, 우산 표면, 집 모형 표면 및 옷감 표면 중 적어도 하나의 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.According to claim 1,
wherein the various surfaces include at least one of a wooden surface, a plastic surface, a glass surface, a metal substrate surface, an umbrella surface, a house model surface, and a cloth surface.
Radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 복사냉각 코팅층 상에 외부 물질의 침투를 차단 및 표면 개질을 위한 고분자 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.According to claim 1,
It characterized in that it further comprises a polymer protective layer for blocking the penetration of foreign substances and surface modification on the radiation cooling coating layer.
Radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 복사냉각 코팅층과 상기 다양한 표면 사이에 상기 복사냉각 코팅층과 상기 다양한 표면 간의 결합력 증가 및 표면 개질을 위한 프라이머층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.According to claim 1,
Between the radiation cooling coating layer and the various surfaces, it characterized in that it further comprises a primer layer for surface modification and increasing the bonding force between the radiation cooling coating layer and the various surfaces.
Radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 복사냉각 코팅층은 상기 복사냉각 코팅 용액이 드랍 캐스팅(drop casting), 스핀코팅(spin coating), 바코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating), 닥터 블레이딩(doctor blading), 블레이드 코팅(blade coating), 다잉(dyeing) 및 브러싱(brushing) 중 적어도 하나의 용액 공정을 통하여 상기 다양한 표면 상에 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는
복사 냉각 소자.
According to claim 1,
The radiation cooling coating layer is the radiation cooling coating solution drop casting (drop casting), spin coating (spin coating), bar coating (bar coating), spray coating (spray coating), doctor blading (doctor blading), blade coating ( blade coating), dieing, and brushing, characterized in that the coating is formed on the various surfaces through at least one solution process
Radiant cooling element.
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