KR20190118755A - 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재 및 이를 이용한 색상 구현 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질; 및 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질을 포함하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재를 제공하며, 이를 자동차 외장재, 건물 외벽, 도로의 포장, 수송용 컨테이너 등에 적용함으로써 냉각에 필요한 에너지 소비를 감소시키고, 도심의 열섬 현상을 줄이며, 물류비용을 감소시키는 등의 효과를 제공할 수 있다.

Description

복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재 및 이를 이용한 색상 구현 방법{Radiative cooling material capable of expressing color and method for coloring using the same}
본 발명은 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재 및 이를 이용한 색상 구현 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선을 방출하여 복사 냉각을 일으키는 물질과 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 물질을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간 외면에 배치하여 다양한 색 표현력은 유지하면서도 태양에너지 흡수를 줄일 수 있는 방법에 관한 것이다.
여름철 햇빛이 강한 대낯에 실외에 주차된 차량의 내부 온도는 70℃ 이상으로 상승할 수 있다. 때문에 주차된 차량의 내부에 보관하는 물체가 고온으로 인하여 변형되거나, 심한 경우 화재가 발생하는 등의 문제가 발생한다.
주행 중에는 위와 같은 온도 상승을 막기 위해 에어컨을 가동시키는데, 이에 따라 차량의 에너지 소모가 늘어나고 차량의 출력저하가 나타나며, 연비도 나빠진다.
같은 기상조건에서 차량 내부의 온도는 차량 색상에 의해 크게 좌우되는데, 햇빛을 많이 흡수하는 검정색과 햇빛을 많이 반사하는 흰색 차량의 경우 최대 30℃까지 차이가 날 수 있다.
따라서 상기한 문제를 해결하기 위해서는 차량을 흰색으로 도장하는 것이 바람직하겠으나, 차량의 색상은 차량의 디자인을 완성하는 하나의 요소이고, 개인의 취향차이도 크기 때문에 일률적으로 흰색을 강제할 수는 없다. 특히 한국에서는 검은색 차량의 선호도가 높아 이를 도색을 통하여 해결하기는 더욱 어려운 문제가 있다.
따라서 다양한 색 표현력은 그대로 유지하면서도 태양에너지의 흡수는 줄일 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적외선을 방출하여 복사 냉각을 일으키는 물질과 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 물질을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간 외면에 배치하여 색 표현력은 그대로 유지하면서도 태양에너지 흡수를 줄여 냉각에 필요한 에너지를 감소시킬 수 있는 복사 냉각 표면의 색상 구현 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질; 및 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질을 포함하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1물질은 전자기적 공진에 의하여 8 내지 13마이크로미터 파장 영역의 적외선을 방출하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1물질은 SiO2, Ta2O5, H2O 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2물질에서 파장 변환이 일어날 때, 하기 식 (1)에 따라 에너지 순흡수가 일어날 수 있다.
Figure pat00001
(1)
(상기 식(1)에서
Figure pat00002
는 흡수 파장,
Figure pat00003
는 방출 파장, P abs는 단위 시간, 단위 면적 당 순흡수 에너지, U는 입사되는 빛의 스펙트럼 조도, Q: 흡수 및 방출 파장에 따른 양자 변환 효율이다.)
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2물질은 형광 염료, 형광 안료, 인광 염료, 인광 안료, 반도체, 반도체 양자점, 반도체 양자막대, 반도체 양자우물, 다광자방출(multi-photon emission), 파장 업컨버전(up-conversion) 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2물질은 CuInS2/ZnS 코어-쉘 나노입자, Cu+ 도핑된 CuInSe/ZnS 코어-쉘 나노입자, Yb3+ 도핑된 PbIn2S4 나노크리스탈 및 Yb3+ 도핑된 CsPbX3 페로브스카이트 나노크리스탈 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1물질 또는 제2물질은 구체, 타원체, 원기둥, 각기둥, 다면체, 코어-쉘 구조 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각재는 제1물질에 제2물질이 혼입되어 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각재는 호스트(host) 물질을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각재는 상기 호스트(host) 물질에 제1물질 및 제2물질이 각각 혼입되어 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 냉각재는 제1물질에 제2물질이 부착된 입자가 상기 호스트(host) 물질에 혼입되어 형성되는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질, 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질 및 호스트(host) 물질을 포함하는 냉각재를 준비하는 단계; 및 상기 냉각재를 냉각하고자 하는 물체 또는 공간의 외면에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 냉각 표면의 색상 구현 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 냉각재를 냉각하고자 하는 물체 또는 공간의 외면에 배치하는 단계에서 제1물질을 하층, 상기 호스트(host) 물질을 상층에 배치하며, 상기 호스트(host) 물질에 제2물질이 혼입되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각제를 제공하여, 자동차 외장재, 건물 외벽, 도로의 포장, 수송용 컨테이너 등에 적용함으로써 냉각에 필요한 에너지 소비를 감소시키고, 도심의 열섬 현상을 줄이며, 물류비용을 감소시키는 등의 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 CIE 시감도 함수를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 복사 냉각 표면의 일 유형을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복사 냉각 표면의 다른 유형을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복사 냉각 표면의 또 다른 유형을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복사 냉각 표면의 또 다른 유형을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복사 냉각 표면의 또 다른 유형을 나타낸 개략도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하, 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재 및 이를 이용한 복사 냉각 표면의 색상 구현 방법에 대하여 설명한다.
본 발명은 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질; 및 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질을 포함하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재를 제공한다.
또한 본 발명은 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질, 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질 및 호스트(host) 물질을 포함하는 냉각재를 준비하는 단계; 및 상기 냉각재를 냉각하고자 하는 물체 또는 공간의 외면에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 냉각 표면의 색상 구현 방법을 제공한다.
상기 제1물질은 전자기적 공진에 의하여 적외선을 방출한다. 예를 들어 여러 개의 금속 디스크가 유전체로 분리되어 있을 때, 금속 디스크에 빛이 입사되면 금속 디스크의 크기와 비슷한 파장의 빛과 공진(resonance)이 일어나게 되고, 해당 파장의 빛은 흡수가 활발히 일어나게 된다. 즉, 마이크로미터 미만의 지름을 갖는 금속 디스크에 의해서는 가시광선 및 자외선 파장대의 빛이 잘 흡수되며, 수 마이크로미터 지름의 금속 디스크에 의해서는 수 마이크로미터 파장대의 적외선이 효과적으로 흡수된다. 제1물질은 수 마이크로미터 크기의 디스크 형태로 형성될 수 있고, 따라서 긴 파장 영역의 적외선을 효과적으로 흡수하고. 파장이 짧은 자외선 및 가시광선 영역의 빛은 잘 흡수하지 못하고 반사하게 된다. 열역학적 평형상태에 있을 때는 흡수계수와 자발적 방출계수가 비례관계에 있으므로 이러한 물질은 역으로 긴 파장 영역의 적외선을 효과적으로 방출하는 물질이 된다. 이 때 복사냉각에 가장 유효하기 위해서는 특히 8 내지 13마이크로미터 파장 영역의 적외선을 잘 흡수하고 방출하는 전자기적 공진을 사용하는 것이 바람직하다.
전자기적 공진을 일으킬 수 있는 구조는 상기한 디스크에 한정되지 않고, 분자 단위 또는 입자 형태로 호스트 물질 안에 삼차원적으로 분포하거나, 기판 위에 박막 형태를 가지거나, 기판 위에 이차원 배열로 분포하는 형태를 가질 수 있다. 형상은 구체, 타원체, 원기둥, 각기둥, 직육면체 등의 다면체, 코에-쉘 구조, 다른 물질과의 복합구조 등 다양한 형태로 구현 가능하다. 이러한 물질의 예시로는 SiO2, Ta2O5, H2O 등이 있을 수 있다.
상기 제2물질은 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장 변환을 일으킨다. 일반적인 안료나 염료처럼 빛을 흡수함으로써 색상을 표현하는 대신에 형광, 인광 등 고효율로 빛의 파장을 변환할 수 있는 방법을 사용하여 색상을 표현하게 된다.
시감도 함수값이 큰 파장 영역대의 광자를 흡수하여 시감도 함수값이 작은 파장 영역대의 광자로 변환하여 방출하면, 유효하게 흡수되는 에너지는 소량인 반면 사람의 눈으로 인식하는 밝기와 색상은 흰색과 많이 차이가 나게 된다. 즉, 에너지 관점에서는 흰색과 비슷하나 사람의 지각면에서는 다양한 밝기의 색을 표현할 수 있는 것이다.
도 1은 CIE 시감도 함수를 나타낸 것이다. A는 야간시, B는 주간시(CIE 1931), C는 주간시(CIE 1978), D는 주간시(CIE 2005)의 시감도 곡선을 나타낸 것이다. 에너지 소재 관점에서는 B, C, D의 주간시 시감도 곡선이 중요하며, 540 내지 590nm 대역의 빛이 모두 640 내지 700nm 대역 빛으로 변환되면 유효 에너지 흡수는 크지 않으나 눈으로 인지되는 밝기 변화는 크게 된다.
파장 변환이 일어날 때, 하기 식 (1)에 따라 에너지 순흡수가 일어날 수 있다.
Figure pat00004
(1)
(상기 식(1)에서
Figure pat00005
는 흡수 파장,
Figure pat00006
는 방출 파장, P abs는 단위 시간, 단위 면적 당 순흡수 에너지, U는 입사되는 빛의 스펙트럼 조도, Q: 흡수 및 방출 파장에 따른 양자 변환 효율이다.)
일반적으로
Figure pat00007
값이 1보다 작기 때문에 유효 에너지 흡수가 나타난다. 합산 양자 효율이 100%인, 즉
Figure pat00008
값이 1인 형광 또는 인광체는 개발되지 않았고, 설령 양자 효율이 100%이더라도 형광 및 인광에서는 흡수 파장보다 방출 파장이 더 길기 때문에
Figure pat00009
가 1보다 작고, 따라서
Figure pat00010
값은 1이 될 수 없고, 유효 에너지 흡수가 발생한다. 만약 방출하는 파장이 흡수한 파장의 두 배 이상일 경우를 포함하면, 하나의 가시광 파장 광자가 흡수되어 두 개 이상의 적외선 광자가 방출되는 것이 가능해지고, 이 경우에는 광자 하나 당 에너지는 작지만 방출되는 광자들의 에너지를 합한 것은 흡수된 광자와 비슷한 수준이 될 수 있으므로, 유효 에너지 흡수가 거의 없도록 하는 것도 가능하다.
비용, 내구성 등 여러 가지를 고려하여 실제로 적용된 파장 변환 물질이 유효 에너지 흡수가 동반되는 물질이라면, 동색 함수와 입사광을 고려하여 최소한의 파장 변환으로 원하는 색도와 밝기를 얻을 수 있는 파장을 선택함으로써 유효 에너지 흡수를 줄일 수 있다. 이를 고려하여 선택되는 제2물질은 형광 염료, 형광 안료, 인광 염료, 인광 안료, 반도체, 반도체 양자점, 반도체 양자막대, 반도체 양자우물, 다광자방출(multi-photon emission), 파장 업컨버전(up-conversion) 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 또한 제2물질은 제1물질과 마찬가지로 구체, 타원체, 원기둥, 각기둥, 다면체, 코어-쉘 구조 중 어느 하나의 형상일 수 있으며, 제1물질과 복합체를 이루어 구현될 수 있다.
상기 제2물질은 CuInS2/ZnS 코어-쉘 나노입자, Cu+ 도핑된 CuInSe/ZnS 코어-쉘 나노입자, Yb3+ 도핑된 PbIn2S4 나노크리스탈 및 Yb3+ 도핑된 CsPbX3 페로브스카이트 나노크리스탈 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
CuInS2/ZnS 코어-쉘 나노입자는 겉보기 색상은 짙은 붉은색이고, 밴드간 전이가 일어나며, 800nm 발광 파장에서 75%의 발광 효율을 가진다.
Cu+ 도핑된 CuInSe/ZnS 코어-쉘 나노입자는 겉보기 색상은 짙은 갈색이고, 빨강에서 적외선으로 72%의 발광효율을 갖는다. Cu+ 도핑으로 인하여 근적외선 쪽으로 발광 파장이 더욱 옮겨간 형태이다.
Yb3+ 도핑된 PbIn2S4 나노크리스탈은 500nm 이상의 단파장을 흡수하여 1um의 장파장을 발광한다. 덱스터 에너지 전달에 의해 파랑에서 근적외선으로 비복사 안정화가 일어나며, 405nm에서 980nm로 35%의 발광효율을 보인다. Pb를 사용하여 유해성 및 환경오염 문제가 있는 단점이 있다.
Yb3+ 도핑된 CsPbX3 페로브스카이트 나노크리스탈 역시 500nm 이상의 단파장을 흡수하여 1um의 장파장을 발광한다. Pb를 사용하는 단점이 있다.
상기 제2물질들의 입자 크기, 상대적 조성 및 In과 같은 defect의 양으로 밴드갭 조절을 통해서 다른 색상을 구현하고 도펀트의 종류와 상대적인 에너지 위치를 조절하여 발광 파장 및 효율을 조절하는 것도 가능하다. 이렇게 조절된 제2물질을 이용하여 원하는 색상을 발현하고, 발광 파장을 더 길게하여 8 내지 13마이크로미터의 적외선 파장도 방출하게 한다면, 제1물질이 따로 존재하지 않고 제2물질 만으로 복사냉각을 일으키면서 색상을 구현하는 것이 가능해진다.
도 2는 본 발명에 따른 복사 냉각 표면(100)의 일 유형을 나타낸 것이다. 냉각될 물체 또는 공간(140) 위에 냉각재가 위치하고, 그 상층부로는 외부 공간(110)이다. 제1물질(130)과 제2물질(120)을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간(140) 위에 배치하여 복사 냉각 표면을 형성하고, 냉각재는 제2물질(120)을 제1물질(130) 사이에 혼입하여 형성한다. 제1물질(130)은 태양광 중 자외선, 가시광선 및 근적외선 영역의 빛을 반사하고 8 내지 13마이크로미터의 적외선을 방출하여 복사 냉각을 일으킨다. 한편 제2물질(120)은 가시광선을 흡수하여 유효 에너지 흡수를 최소화하면서 파장 변환을 일으키고 이를 방출하여 색상을 구현한다.
도 2의 형태와 같은 복사 냉각 표면(100)을 형성할 때에는 제1물질(130) 및 제2물질(120)을 혼합하여 졸 또는 겔 형태의 냉각재를 형성할 수 있다. 준비된 냉각재를 냉각하고자 하는 물체의 표면에 직접 도포 또는 코팅하는 방식으로 배치할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 복사 냉각 표면(200)의 다른 유형을 나타낸 것이다. 냉각될 물체 또는 공간(250) 위에 냉각재가 위치하고, 그 상층부로는 외부 공간(210)이다. 제1물질(230)과 제2물질(220)을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간(250) 위에 배치하여 복사 냉각 표면을 형성하고, 냉각재는 제1물질(230)과 제2물질(220)을 포함하며, 호스트 물질(240)을 추가로 포함한다. 제1물질(230)과 제2물질(220)은 각각 호스트 물질(240)에 혼입된 형태로 냉각재 내에 존재한다.
도 3의 형태와 같은 복사 냉각 표면(200)을 형성할 때에는 제1물질(230), 제2물질(220) 및 호스트 물질(240)을 혼합하여 졸 또는 겔 형태의 냉각재를 형성할 수 있다. 준비된 냉각재를 냉각하고자 하는 물체의 표면에 직접 도포 또는 코팅하는 방식으로 배치할 수 있다.
상기 호스트 물질은 높은 전기 이동도 및 열적 안정성을 가지고 제2물질에서 방출된 광자를 통해 더욱 진한 색상을 구현하는 것을 가능하게 한다. 호스트 물질은 인광 및 형광에 따라 다르게 선택될 수 있으며, 이 둘을 혼합하여 배치할 수도 있다. 또한 에너지 준위와 전기 이동도가 각각 다른 호스트 물질을 층상으로 배열하여 발광효율 및 수명특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 호스트 물질로는 트리페닐렌계 화합물, 디벤조퓨란계 화합물, 디벤조싸이오펜계 화합물, 아제핀계 화합물, 카바졸계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물 등이 있으며, 구현하고자 하는 색상에 따라 선택될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 복사 냉각 표면(300)의 또 다른 유형을 나타낸 것이다. 냉각될 물체 또는 공간(350) 위에 냉각재가 위치하고, 그 상층부로는 외부 공간(310)이다. 제1물질(330)과 제2물질(320)을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간(350) 위에 배치하여 복사 냉각 표면을 형성하고, 냉각재는 호스트 물질(340) 내에 입자가 혼입된 형태로 형성되며, 상기 입자는 제1물질(330)에 제2물질(320)이 부착된 형태이다. 상기 입자는 제1물질(330)과 제2물질(320)이 복합체를 이루어 형성될 수 있으며, 구체, 타원체, 원기둥, 각기둥, 다면체, 코어-쉘 구조 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
도 4의 형태와 같은 복사 냉각 표면(300)을 형성할 때에는 제1물질(330) 및 제2물질(320)을 이용하여 복합체를 만들고, 이를 호스트 물질(340)과 혼합하여 졸 또는 겔 형태의 냉각재를 형성할 수 있다. 준비된 냉각재를 냉각하고자 하는 물체의 표면에 직접 도포 또는 코팅하는 방식으로 배치할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 복사 냉각 표면(400)의 또 다른 유형을 나타낸 것이다. 냉각될 물체 또는 공간(450) 위에 냉각재가 위치하고, 그 상층부로는 외부 공간(410)이다. 제1물질(440)과 제2물질(420)을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간(450) 위에 배치하여 복사 냉각 표면을 형성하고, 냉각재는 제1물질(440)이 하층, 상기 호스트(host) 물질(430)이 상층을 형성하며, 상기 호스트(host) 물질(430)에 제2물질(420)이 혼입되어 형성된다.
도 6은 본 발명에 따른 복사 냉각 표면(500)의 또 다른 유형을 나타낸 것이다. 냉각될 물체 또는 공간(550) 위에 냉각재가 위치하고, 그 상층부로는 외부 공간(510)이다. 제1물질(540)과 제2물질(520)을 포함하는 냉각재를 냉각될 물체 또는 공간(550) 위에 배치하여 복사 냉각 표면을 형성하고, 냉각재는 도 5의 경우와 유사하나, 제1물질(540)이 하층을 형성할 때 일정한 간격을 두고 형성하는 것이 차이점이다. 상기 간격을 수 마이크로미터로 조절하면 전자기적 공진에 의해 수 마이크로미터의 긴 파장의 적외선을 흡수 방출하는 것이 용이해진다.
도 5 또는 도 6의 형태와 같은 복사 냉각 표면(400, 500)을 형성할 때에는 이형 필름 위에 제1물질(440, 540)을 먼저 도포 또는 코팅하고, 그 위에 제2물질(420, 520)과 호스트 물질(430, 530)을 혼합한 졸 또는 겔을 도포 또는 코팅하여 냉각재를 형성할 수 있다. 이를 이형 필름을 제거하고 냉각하고자 하는 물체의 표면에 부착하는 방식으로 배치할 수 있다.
상기 제1물질은 전자기적 공진에 의하여 8 내지 13마이크로미터 파장 영역의 적외선을 방출하여 복사 냉각을 일으키고, 상기 제2물질은 파장 변환을 일으켜 색상을 구현한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200, 300, 400, 500 : 색상이 구현된 복사 냉각 표면
110, 210, 310, 410, 510 : 외부 공간
120, 220, 320, 420, 520 : 제2물질
130, 230, 330, 440, 540 : 제1물질
140, 250, 350, 450, 550 : 냉각될 물체 또는 공간
240, 340, 430, 530 : 호스트(host) 물질

Claims (13)

  1. 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질; 및
    가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질을 포함하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1물질은 전자기적 공진에 의하여 8 내지 13마이크로미터 파장 영역의 적외선을 방출하는 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1물질은 SiO2, Ta2O5, H2O 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2물질에서 파장 변환이 일어날 때, 하기 식 (1)에 따라 에너지 순흡수가 일어나는 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
    Figure pat00011
    (1)
    (상기 식(1)에서
    Figure pat00012
    는 흡수 파장,
    Figure pat00013
    는 방출 파장, P abs는 단위 시간, 단위 면적 당 순흡수 에너지, U는 입사되는 빛의 스펙트럼 조도, Q: 흡수 및 방출 파장에 따른 양자 변환 효율이다.)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2물질은 형광 염료, 형광 안료, 인광 염료, 인광 안료, 반도체, 반도체 양자점, 반도체 양자막대, 반도체 양자우물, 다광자방출(multi-photon emission), 파장 업컨버전(up-conversion) 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2물질은 CuInS2/ZnS 코어-쉘 나노입자, Cu+ 도핑된 CuInSe/ZnS 코어-쉘 나노입자, Yb3+ 도핑된 PbIn2S4 나노크리스탈 및 Yb3+ 도핑된 CsPbX3 페로브스카이트 나노크리스탈 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1물질 또는 제2물질은 구체, 타원체, 원기둥, 각기둥, 다면체, 코어-쉘 구조 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉각재는 제1물질에 제2물질이 혼입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉각재는 호스트(host) 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각재는 상기 호스트(host) 물질에 제1물질 및 제2물질이 각각 혼입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 냉각재는 제1물질에 제2물질이 부착된 입자가 상기 호스트(host) 물질에 혼입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재.
  12. 적외선을 방출하여 복사냉각을 일으키는 제1물질, 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 파장을 변환하여 방출하는 제2물질 및 호스트(host) 물질을 포함하는 냉각재를 준비하는 단계; 및
    상기 냉각재를 냉각하고자 하는 물체 또는 공간의 외면에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복사 냉각 표면의 색상 구현 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉각재를 냉각하고자 하는 물체 또는 공간의 외면에 배치하는 단계에서 제1물질을 하층, 상기 호스트(host) 물질을 상층에 배치하며, 상기 호스트(host) 물질에 제2물질이 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 복사 냉각 표면의 색상 구현 방법.

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