KR20220130443A - 투명 복사 냉각 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가시광 영역 및 적외선 영역에서의 파장선택적인 광특성을 가지는 다층박막구조에 기반하여 투명성을 유지하면서도 근적외선 영역의 태양광을 반사하고, 복사열을 방출하여 기존의 유리에 비하여 효과적으로 온도를 낮출 수 있는 투명 복사 냉각 소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 투명 복사 냉각 소자는 제1 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제1 반사층과 제2 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제2 반사층이 반복적으로 적층된 다층 구조에 기반하여 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사하는 선택적 반사층 및 고분자 물질로 이루어져 상기 태양광의 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서의 적외선을 흡수 및 방사하는 선택적 방사층을 포함할 수 있다.

Description

투명 복사 냉각 소자{TRANSPARENT RADIATIVE COOLING DEVICE}
본 발명은 기존 외벽 및 외장재의 외관을 그대로 유지하면서 복사냉각특성을 더할 수 있는 투명 복사 냉각 소자에 관한 것으로, 가시광 영역 및 적외선 영역에서의 파장선택적인 광특성을 가지는 다층박막구조에 기반하여 투명성을 유지하면서도 근적외선 영역의 태양광을 반사하고, 복사열을 방출하여 기존의 유리에 비하여 효과적으로 온도를 낮출 수 있는 투명 복사 냉각 소자에 관한 것이다.
수동형 복사 냉각(Radiative Cooling) 소자는 낮 동안 태양 빛에 해당하는 파장(0.3-2.5㎛)를 반사하고 우주 밖으로 빠져나갈 수 있는 복사열(8-13㎛) 에너지를 방사하여 수동적으로 냉각될 수 있다.
수동형 냉각 소자의 효율은 소자 자체의 광특성 측정을 통해서 확인 할 수 있다.
열 방출을 위해서는 장파장 적외선 영역에서의 높은 흡수율 또는 방사율을 가짐에 따라 우주로 열을 잘 내뿜을 수 있어야 한다.
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.
대기의 창 파장 범위에서의 적외선 방사가 실질적인 열방출에 의한 복사냉각을 달성하는데 핵심적인 역할을 수행한다. 파장 범위가 자외선-가시광선-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.
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.
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 하며, 이외에도 옥외(outdoor) 조건에서 높은 내구성 (안정성, 내식성)을 갖아야 하고, 사용되는 물질이 값싸고 풍부하게 존재해야 하며, 값싸고 쉬운 공정으로 대면적에 성형이 가능해야 한다.
폴리머 소재의 경우 일반적으로 장파장 적외선에 대하여 높은 흡수율(방사율)을 갖으나 재료의 특성상 옥외에 방치 시 자외선, 습기 등으로 쉽게 열화되어 수명이 짧다는 단점이 존재한다.
또한, 두꺼운 폴리머 소재는 모든 적외선 파장대에 대해서 높은 방사율을 갖는 브로드밴드 에미터(Broadband emitter) 이기 ‹š문에 대기의 창(sky window)에서 방사율이 높은 선택형 에미터(Selective emitter) 보다 복사냉각 성능이 떨어진다.
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 복사냉각성능을 달성하기에는 어려움이 있다.
또한, 은, 알루미늄 등 하부 금속 반사층을 포함하는 복사냉각소자는 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.
주간형 복사 냉각 구현을 위해서는 가시광 영역, 자외선 영역, 근적외선 영역의 태양광은 최대로 반사하여 열 유입을 최소하하고, 대기의 창에 해당하는 파장 구간에 포함되는 적외선은 흡수 및 방사해야한다.
복사 냉각 소자를 투명하게 구현하기 위해서는 최소한의 태양광에 해당하는 빛만 유입해야하기 때문에 근적외선 파장 영역의 태양광은 전부 반사하여 사람 눈으로 확인할 수 있는 가시광 영역의 태양광을 투과하도록 설계되어야한다.
다만, 종래 기술에 따른 복사 냉각 소자에서의 금속 또는 폴리머와 산화물 반도체 입자를 이용한 백색 반사 및 산란층의 응용 부분에서는 한계점이 존재한다.
즉, 종래의 백색 반사 및 산란층을 이용한 복사 냉각 소자는 실생활에 사용하기에 제한이 많다는 한계점이 존재한다.
한국등록특허 제10-2036071호, "다층 복사 냉각 구조" 한국등록특허 제10-1632646호, "태양 전지 패널의 인라인 제조 방법" 미국공개특허 제2020/0095429호, "COATING TO COOL A SURFACE BY PASSIVE RADIATIVE COOLING" 한국등록특허 제10-2140669호, "수동 복사 냉각 구조"
본 발명은 다층박막 구조를 이용한 선택적 반사층에 기반하여 가시광 영역의 태양광만 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광을 반사하며, 고분자 물질 기반의 선택적 방사층에 기반하여 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사하는 투명 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 태양빛이 비치는 낮(day time)이나 태양빛이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도(ambient temperature)를 냉각 시키는 투명 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 건축자재, 유리, 자동차 자재, 항공장비, 에너지 절감형 데이터 센터 및 전자기기, 태양전지 등 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 투명 복사 냉각 소자에 기존 상용화된 페인트를 함께 이용하여 심미적 향상을 제공하면서도 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공하는 투명 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다층박막 구조를 이용한 선택적 반사층에 기반하여 열 유입을 최소화하면서 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사하여 복사 냉각 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 투명 복사 냉각 소자는 제1 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제1 반사층과 제2 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제2 반사층이 반복적으로 적층된 다층 구조에 기반하여 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사하는 선택적 반사층 및 고분자 물질로 이루어져 상기 태양광의 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서의 적외선을 흡수 및 방사하는 선택적 방사층을 포함할 수 있다.
상기 선택적 반사층은 상기 제1 투명 복사 냉각 물질과 상기 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이에 기반하여 상기 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사할 수 있다.
상기 선택적 반사층은 상기 제1 투명 복사 냉각 물질과 상기 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이가 증가할 수 록, 상기 가시광 영역의 태양광의 투과율 및 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율이 증가될 수 있다.
상기 선택적 반사층은 상기 제1 반사층 상에 상기 제2 반사층이 형성되고, 상기 제2 반사층 상에 상기 제1 반사층이 형성되는 교차 구조로, 상기 제1 반사층과 상기 제2 반사층이 1층 내지 5층을 이룰 수 있다.
상기 선택적 반사층은 상기 1층 내지 5층으로 형성됨에 층 수가 증가되는 경우, 상기 가시광 영역의 태양광의 투과율이 감소하고, 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율이 증가되며, 층 수가 감소되는 경우 상기 가시광 영역의 태양광의 투과율이 증가하고, 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율은 감소할 수 있다.
상기 제1 반사층의 두께는 상기 제1 반사층과 상기 제2 반사층의 적층 수와 관련하여 63 nm 내지 71 nm로 형성되고, 상기 제2 반사층의 두께는 174 nm로 형성될 수 있다.
상기 제1 투명 복사 냉각 물질은 a-Si:H, TiO2, ITO, SiO2 및 ZnS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 투명 복사 냉각 물질은 SiO2, Al2O3, MgF2 및 Si3N4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 선택적 방사층은 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane, PDMS)을 포함하는 상기 고분자 물질로 형성될 수 있다.
상기 선택적 방사층의 두께는 50㎛로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 투명 복사 냉각 소자는 상기 선택적 반사층의 하단에 위치하는 투명 기판의 다른 일 측면에서 색상 페인트의 종류에 따라 색상을 구현하는 색상층을 더 포함할 수 있다.
상기 선택적 반사층은 상기 투명 기판과 상기 선택적 방사층의 사이에 위치할 수 있다.
본 발명은 다층박막 구조를 이용한 선택적 반사층에 기반하여 가시광 영역의 태양광만 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광을 반사하며, 고분자 물질 기반의 선택적 방사층에 기반하여 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사하는 투명 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 태양빛이 비치는 낮(day time)이나 태양빛이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도(ambient temperature)를 냉각 시키는 투명 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 건축자재, 유리, 자동차 자재, 항공장비, 에너지 절감형 데이터 센터 및 전자기기, 태양전지 등 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은 투명 복사 냉각 소자에 기존 상용화된 페인트를 함께 이용하여 심미적 향상을 제공하면서도 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공하는 투명 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.
본 발명은 다층박막 구조를 이용한 선택적 반사층에 기반하여 열 유입을 최소화하면서 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사하여 복사 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 개념도를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 구조를 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 전자 현미경 이미지를 설명한다.
도 4 내지 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층의 굴절률을 설명한다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층의 구조 변화에 따른 복사 냉각 특성을 설명한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 결과를 설명한다.
도 11d는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 이미지를 설명한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자에 색상층을 추가한 실시예를 설명한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일실시예에 따라 색상층이 추가된 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 결과를 설명한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
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.
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.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 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.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"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.
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.
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.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
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.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
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.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 개념도를 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(100)는 입사되는 태양광의 가시광 영역을 투과하고, 자외선 및 근적외선 영역 중 적어도 하나를 전 반사하며, 대기의 창의 파장 범위(8-13 ㎛)에 해당하는 적외선은 흡수 및 방사한다.
일례로, 투명 복사 냉각 소자(100)는 투명 기판 상에 선택적 반사층과 선택적 방사층이 순차적으로 형성된 구조를 이루고 있고, 선택적 반사층은 서로 다른 굴절률을 가지는 투명 복사 냉각 물질을 이용하여 다층 구조로 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(100)는 가시광 및 적외선 영역에서의 파장 선택적 광특성을 가지고, 투명성을 유지하면서도 근적외선 영역의 태양광을 반사하고, 복사열을 방출하여 기존의 유리에 비해 온도를 효과적으로 낮출 수 있다.
또한, 투명 복사 냉각 소자(100)는 기존 외벽 및 외장재의 외관을 그대로 유지하면서 복사 냉각 특성을 더할 수 있어, 기존 건물 및 차량에도 쉽게 도입이 가능하고, 페인트 도료와 함께 사용되면 색 맞춤형 복사 냉각 소자로 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 건축자재, 유리, 자동차 자재, 항공장비, 에너지 절감형 데이터 센터 및 전자기기, 태양전지 등 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 태양빛이 비치는 낮(day time)이나 태양빛이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도(ambient temperature)를 냉각 시키는 투명 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 구조를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 적층 구조를 예시한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(200)는 투명 기판(210), 선택적 반사층(220) 및 선택적 방사층(230)을 포함하고, 선택적 반사층(220)은 제1 반사층(221) 및 제2 반사층(222)을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 투명 기판(210)은 투명한 소재의 기판으로서, 유리를 포함한다.
즉, 투명 기판(210)은 자동차, 건축물의 창문 등에 적용될 수 있는 유리일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 선택적 반사층(220)은 제1 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제1 반사층(221)과 제2 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제2 반사층(222)이 반복적으로 적층된 다층 구조에 기반하여 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사할 수 있다.
예를 들어, 제1 투명 복사 냉각 물질은 a-Si:H, TiO2, ITO, SiO2 및 ZnS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제2 투명 복사 냉각 물질은 SiO2, Al2O3, MgF2 및 Si3N4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일례로, 선택적 반사층(220)은 제1 투명 복사 냉각 물질과 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이에 기반하여 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층(220)은 제1 투명 복사 냉각 물질과 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이가 증가할 수 록, 가시광 영역의 태양광의 투과율 및 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율이 증가될 수 있다.
제1 투명 복사 냉각 물질과 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이에 대한 설명은 도 4 내지 도 5b에서 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 선택적 반사층(220)은 제1 반사층(221) 상에 제2 반사층(222)이 형성되고, 제2 반사층(222) 상에 제1 반사층(221)이 형성되는 교차 구조로, 제1 반사층(221)과 제2 반사층(222)이 1층 내지 5층을 이루어질 수 있다.
일례로, 선택적 반사층(220)은 1층 내지 5층으로 형성됨에 층 수가 증가되는 경우, 가시광 영역의 태양광의 투과율이 감소하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율이 증가될 수 있다.
또한, 선택적 반사층(220)은 층 수가 감소되는 경우 가시광 영역의 태양광의 투과율이 증가하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율은 감소할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 반사층(221)의 두께는 제1 반사층(221)과 제2 반사층(222)의 적층 수와 관련하여 63nm 내지 71nm 범위 내에서 결정될 수 있다.
일례로, 제2 반사층(222)의 두께는 174nm로 형성될 수 있다.
예를 들어, 선택적 반사층(220)은 투명 기판(210)과 선택적 방사층(230) 사이에 위치한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 선택적 방사층(230)은 고분자 물질로 이루어져 입사된 태양광의 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서의 적외선을 흡수 및 방사할 수 있다.
즉, 선택적 방사층(230)은 투명 복사 냉각 소자(200)로 입사된 태양광에서 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 8㎛ 내지 13㎛에서의 적외선을 흡수 및 방사할 수 있다.
일례로, 선택적 방사층(230)은 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane, PDMS)을 포함하는 고분자 물질로 형성될 수 있다.
또한, 선택적 방사층(230)은 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane, PDMS)의 특성을 고려하여 50㎛의 두께로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 다층박막 구조를 이용한 선택적 반사층에 기반하여 가시광 영역의 태양광만 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광을 반사하며, 고분자 물질 기반의 선택적 방사층에 기반하여 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사하는 투명 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 전자 현미경 이미지를 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 전자 현미경 이미지를 예시한다.
도 3a를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(300)는 투명 기판과 선택적 방사층에 해당하는 PDMS 사이에 선택적 반사층이 위치하는데, 선택적 반사층은 제1 반사층과 제2 반사층으로 구성되고, 제1 반사층은 a-Si:H로 형성되고, 제2 반사층은 SiO2를 이용하여 형성되었다.
제1 반사층의 두께는 70nm, 63nm 및 71nm로 형성되고, 제2 반사층의 두께는 174nm로 형성되었다.
여기서, 제1 반사층의 두께는 1㎛ 파장 근처에서 높은 반사율을 가지도록 디자인 되었으며, 가시광 영역에서의 투과율과 근적외선의 반사율을 최대화하기 위한 초기 파라미터를 최적화한 값일 수 있다.
즉, 제1 반사층의 두께는 가시광 영역에서 투과율이 증가되고, 근적외선의 반사율이 증가되기 위하여 결정된 값일 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자에서 선택적 방사층의 전자 현미경 이미지를 예시한다.
일례로, 투명 복사 냉각 소자(310)는 기판 상에 선택적 방사층만이 형성된 구조로 선택적 방사층은 PDMS로 형성되고, 50㎛의 두께를 가질 수 있다.
도 4 내지 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층의 굴절률을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층을 형성하는 투명 복사 냉각 물질의 굴절률을 예시한다.
도 4를 참고하면, 그래프(400)는 비정질(amorphous) 실리콘에 해당하는 a-Si:H의 굴절률을 나타낼 수 있고, 그래프(410)는 SiO2의 굴절률을 나타낼 수 있다.
그래프(400)에 따르면, 비정질(amorphous) 실리콘에 해당하는 a-Si:H는 가시광 영역 및 근적외선 영역의 태양광에 대하여 높은 굴절률을 가진다.
그래프(400)의 실선은 굴절률의 실수부를 나타내고, 점선은 굴절률의 허수부를 나타낼 수 있다. 여기서, 굴절률은 유전율 값에 스퀘어 루트(square root)를 취해서 결정될 수 있다.
그래프(410)에 따르면, SiO2는 가시광 영역 및 근적외선 영역의 태양광에 대하여 a-Si:H에 비하여 상대적으로 낮은 굴절률을 가진다.
본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층을 이루는 물질인 a-Si:H와 SiO2는 굴절률 차이가 클 수 있다.
즉, 선택적 반사층을 이루는 두 물질의 굴절률 차이가 클 수 록 가시광 영역의 태양광에 대한 투과율이 향상되고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광에 대한 반사율이 향상될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층을 이루는 두 물질을 a-Si:H와 Si3N4로 했을 경우, 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(500)를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층의 제1 반사층은 a-Si:H로 형성되고, 제2 반사층은 Si3N4로 형성되었으며, 파장 1㎛에서 높은 반사율과 낮은 흡수율을 보여주고, 낮은 투과율을 보여준다.
또한, 파장 1.5㎛에서 낮은 투과율과 낮은 흡수율을 보여주고, 높은 투과율을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
그래프(500)의 왼쪽 세로축은 백분율을 나타내고, 1은 100%를 나타내고, 오른쪽 세로축은 태양 스펙트럼을 나타낸다.
그래프(501)을 참고하면, 제2 반사층을 형성한 Si3N4의 굴절률을 예시하는데 SiO2와 유사한 것을 확인할 수 있으며, 제2 반사층으로 Si3N4가 이용될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층을 이루는 두 물질을 a-Si:H와 Al2O3로 했을 경우, 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(510)를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층의 제1 반사층은 a-Si:H로 형성되고, 제2 반사층은 Al2O3로 형성되었으며, 파장 1㎛에서 높은 반사율과 낮은 흡수율을 보여주고, 낮은 투과율을 보여준다.
또한, 파장 1.5㎛에서 낮은 투과율과 낮은 흡수율을 보여주고, 높은 투과율을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
그래프(510)의 왼쪽 세로축은 백분율을 나타내고, 1은 100%를 나타내고, 오른쪽 세로축은 태양 스펙트럼을 나타낸다.
그래프(511)을 참고하면, 제2 반사층을 형성한 Al2O3의 굴절률을 예시하는데 SiO2와 유사한 것을 확인할 수 있으며, 제2 반사층으로 Al2O3가 이용될 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 도 4 내지 도 5b를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자에 포함된 선택적 반사층을 이루는 제1 반사층과 제2 반사층을 형성하는 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이가 존재할 때, 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광은 흡수하지 않고 반사함을 확인할 수 있다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층의 구조 변화에 따른 복사 냉각 특성을 설명한다.
도 6 내지 도 10에 도시된 그래프의 왼쪽 세로축은 백분율을 나타내고, 1은 100%를 나타내고, 오른쪽 세로축은 태양 스펙트럼을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층을 이루는 제1 반사층과 제2 반사층의 적층 수가 5층일 경우를 예시한다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(600)는 투명 기판(601), 제1 반사층(602), 제2 반사층(603) 및 선택적 방사층(604)으로 이루어진다. 여기서, 투명 기판(601)은 유리 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 반사층(602)은 a-Si:H로 형성되고, 70nm, 63nm 및 71nm의 두께로 형성되고, 제2 반사층(603)은 SiO2로 형성되고, 174nm의 두께로 형성된다.
그래프(610)는 투명 복사 냉각 소자(600)의 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(610)에서 f는 가시광 영역에서의 높은 투과율과 근적외선 영역에서의 높은 반사율을 위한 최적화 파라미터 값을 나타내는데, 낮을 수 록 좋은 특성을 제공할 수 있다.
그래프(610)를 참고하면, 파장 1㎛에서 높은 반사율과 낮은 흡수율을 보여주고, 낮은 투과율을 보여준다.
또한, 파장 1.5㎛에서 낮은 투과율과 낮은 흡수율을 보여주고, 높은 투과율을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층을 이루는 제1 반사층과 제2 반사층의 적층 수가 4층일 경우를 예시한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(700)는 투명 기판(701), 제1 반사층(702), 제2 반사층(703) 및 선택적 방사층(704)으로 이루어진다. 여기서, 투명 기판(701)은 유리 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 반사층(702)은 a-Si:H로 형성되고, 63nm 및 71nm의 두께로 형성되고, 제2 반사층(703)은 SiO2로 형성되고, 174nm의 두께로 형성된다.
그래프(710)는 투명 복사 냉각 소자(700)의 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(710)에서 f는 가시광 영역에서의 높은 투과율과 근적외선 영역에서의 높은 반사율을 위한 최적화 파라미터 값을 나타낼 수 있다.
그래프(710)를 참고하면, 파장 1㎛에서 높은 반사율과 낮은 흡수율을 보여주고, 낮은 투과율을 보여준다.
또한, 파장 1.5㎛에서 낮은 투과율과 낮은 흡수율을 보여주고, 높은 투과율을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
다만, 그래프(610)와 대비하였을 때 반사율은 낮고, 투과율을 유사하게 높을 수 있다.
즉, 적층 수가 감소하면 반사율이 감소할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층을 이루는 제1 반사층과 제2 반사층의 적층 수가 3층일 경우를 예시한다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(800)는 투명 기판(801), 제1 반사층(802), 제2 반사층(803) 및 선택적 방사층(804)으로 이루어진다. 여기서, 투명 기판(801)은 유리 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 반사층(802)은 a-Si:H로 형성되고, 63nm 및 71nm의 두께로 형성되고, 제2 반사층(803)은 SiO2로 형성되고, 174nm의 두께로 형성된다.
그래프(810)는 투명 복사 냉각 소자(800)의 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(810)에서 f는 가시광 영역에서의 높은 투과율과 근적외선 영역에서의 높은 반사율을 위한 최적화 파라미터 값을 나타낼 수 있다.
그래프(810)를 참고하면, 파장 1㎛에서 높은 반사율과 낮은 흡수율을 보여주고, 낮은 투과율을 보여준다.
또한, 파장 1.5㎛에서 낮은 투과율과 낮은 흡수율을 보여주고, 높은 투과율을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
다만, 그래프(610)와 대비하였을 때 반사율은 낮고, 투과율은 낮을 수 있다.
즉, 적층 수가 감소하면 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광에 대한 반사율이 감소하고, 가시광 영역의 태양광에 대한 투과율도 감소할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층을 이루는 제1 반사층과 제2 반사층의 적층 수가 2층일 경우를 예시한다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(900)는 투명 기판(901), 제1 반사층(902), 제2 반사층(903) 및 선택적 방사층(904)으로 이루어진다. 여기서, 투명 기판(901)은 유리 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 반사층(902)은 a-Si:H로 형성되고, 71nm의 두께로 형성되고, 제2 반사층(903)은 SiO2로 형성되고, 174nm의 두께로 형성된다.
그래프(910)는 투명 복사 냉각 소자(900)의 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(910)에서 f는 가시광 영역에서의 높은 투과율과 근적외선 영역에서의 높은 반사율을 위한 최적화 파라미터 값을 나타낼 수 있다.
그래프(910)를 참고하면, 파장 1㎛에서 높은 반사율과 낮은 흡수율을 보여주고, 낮은 투과율을 보여준다.
또한, 파장 1.5㎛에서 낮은 투과율과 낮은 흡수율을 보여주고, 높은 투과율을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
다만, 그래프(610)와 대비하였을 때 반사율은 낮고, 투과율은 낮을 수 있다.
즉, 적층 수가 감소하면 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광에 대한 반사율이 감소하고, 가시광 영역의 태양광에 대한 투과율도 감소할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 반사층을 이루는 제1 반사층과 제2 반사층의 적층 수가 1층일 경우를 예시한다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(1000)는 투명 기판(1001), 제1 반사층(1002) 및 선택적 방사층(1003)으로 이루어진다. 여기서, 투명 기판(1001)은 유리 기판으로 지칭될 수 있다.
제1 반사층(1002)은 a-Si:H로 형성되고, 71nm의 두께로 형성된다.
그래프(1010)는 투명 복사 냉각 소자(1000)의 자외선 영역, 근적외선 영역 및 가시광 영역의 태양광에 해당하는 파장 범위에서 투과율(T), 반사율(R) 및 흡수율(A)을 예시한다.
그래프(1010)에서 f는 가시광 영역에서의 높은 투과율과 근적외선 영역에서의 높은 반사율을 위한 최적화 파라미터 값을 나타낼 수 있다.
그래프(1010)를 참고하면, 상대적으로 반사율은 낮고, 투과율은 낮을 수 있다.
즉, 적층 수가 감소하면 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광에 대한 반사율이 감소하고, 가시광 영역의 태양광에 대한 투과율도 감소할 수 있다.
도 6 내지 도 10을 참고하면, 선택적 반사층을 형성하는 제1 반사층과 제2 반사층의 층수가 줄어들면 근적외선에서의 반사율이 줄어들어 냉각 효과가 감소할 수 있고, 반대로 층수가 늘어나면 a-Si:H에 기반하여 손실이 증가함에 따라 가시광 영역의 태양광에 대한 투과율이 낮아질 수 있다.
따라서, 본 발명은 다층박막 구조를 이용한 선택적 반사층에 기반하여 열 유입을 최소화하면서 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사하여 복사 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 선택적 반사층은 5층 구조로 형성될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 결과를 설명한다.
도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경을 예시한다.
도 11a를 참고하면, 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경(1100)은 나무 프레임(1101) 사이에 아크릴 박스(1102)가 위치하고, 아크릴 박스(1102) 내 흡수 챔버(1103)가 위치하고, 흡수 챔버(1103) 상에 투명 복사 냉각 소자의 샘플(1104)이 위치하고, PE(polyethylene) 필름(1105)이 위치한다.
투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경(1100)은 주변 온도(Tamb), 챔버 내 온도(Tchamber) 및 흡수 챔버(1103) 내의 온도(Tcooler)를 측정할 수 있다.
도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경에 기반한 실험 결과에 대한 적외선 이미지를 예시한다.
도 11b를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(1110), 비교 대상(1111), 실온(1112)에 대한 적외선 이미지를 나타내다.
투명 복사 냉각 소자(1110)는 40.5℃를 나타내고, 비교 대상(1111)은 47.3℃를 나타내며, 실온은 50.9℃를 나타낼 수 있다.
여기서, 비교 대상(1111)은 투명 기판 상에 선택적 방사층만을 형성한 경우에 해당할 수 있다.
즉, 투명 복사 냉각 소자(1110)가 다른 비교 대상에 비하여 냉각하는 온도가 큼을 확인할 수 잇다.
도 11c는 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경의 시간 변화별 복사 냉각 능 변화를 예시한다.
도 11c를 참고하면, 그래프(1120)는 낮 시간 동안에 투명 복사 냉각 소자(Tcooler)가 비교 대상(Tref)에 대비하여 냉각 성능이 우수함을 예시한다.
도 11d는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자의 이미지를 설명한다.
도 11d를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(1130)는 투명하여 반대측에 위치하는 이미지가 뚜렷하게 확인될 정도의 투명성을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자에 색상층을 추가한 실시예를 설명한다.
도 12a를 참고하면, 색상층이 추가된 투명 복사 냉각 소자(1200)는 투명 기판(1201), 색상층(1202) 및 투명 복사 냉각 소자(1203)를 포함한다.
즉, 투명 복사 냉각 소자(1200)는 선택적 반사층의 하단에 위치하는 투명 기판(1201)의 다른 일 측면에서 색상 페인트의 종류에 따라 색상을 구현하는 색상층(1202)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(1200)는 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 근적외선 영역의 태양광은 반사하며, 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선은 흡수 및 방사한다.
이에 따라, 투명 복사 냉각 소자(1200)는 기존 상용화된 페인트를 함께 이용하여 심미적 향상을 가질 수 있고, 근적외선 영역의 태양광을 반사하면서 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 적외선을 흡수 및 방사할 수 있다.
도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자가 색상층에 기반하여 구현한 색상들(1210)을 예시한다.
도 12b를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자는 투명 기판의 하부에 위치하는 색상층의 색상에 대응하는 색상을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 색상층은 페인트층으로 지칭될 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일실시예에 따라 색상층이 추가된 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 결과를 설명한다.
도 13a는 본 발명의 일실시예에 따른 색상층이 추가된 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경을 예시한다.
도 13a를 참고하면, 색상층이 추가된 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경(1300)은 나무 프레임(1301) 사이에 아크릴 박스(1302)가 위치하고, 아크릴 박스(1302) 내 투명 복사 냉각 소자의 샘플(1303)이 위치하고, PE(polyethylene) 필름(1304)이 위치한다. 여기서, 투명 복사 냉각 소자의 샘플(1303)에 표면 온도를 측정하기 위한 측정 포인트(1305)가 추가적으로 포함된다.
투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경(1300)은 챔버 내 온도(Tchamber) 및 주변 온도(Tamb)를 측정할 수 있다.
도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경에 기반한 실험 결과에 대한 적외선 이미지를 예시한다.
도 13b를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투명 복사 냉각 소자(1310), 비교 대상(1311)에 대한 적외선 이미지를 나타내다.
투명 복사 냉각 소자(1310)는 37.9℃를 나타내고, 비교 대상(1311)은 43.6℃를 나타낸다.
여기서, 비교 대상(1311)은 투명 기판 상에 선택적 방사층만을 형성한 경우에 해당할 수 있다.
즉, 투명 복사 냉각 소자(1310)가 비교 대상(1311)에 비하여 냉각하는 온도가 큼을 확인할 수 잇다.
도 13c는 투명 복사 냉각 소자를 이용한 복사 냉각 실험 환경의 시간 변화별 복사 냉각 능 변화를 예시한다.
도 13c를 참고하면, 그래프(1320)는 낮 시간 동안에, 투명 복사 냉각 소자(Tcooler)가 비교 대상(Tref)에 대비하여 냉각 성능이 우수함을 예시한다.
따라서, 본 발명은 투명 복사 냉각 소자에 기존 상용화된 페인트를 함께 이용하여 심미적 향상을 제공하면서도 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공하는 투명 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.
상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.
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.
한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200: 투명 복사 냉각 소자
210: 투명 기판 220: 선택적 반사층
221: 제1 반사층 222: 제2 반사층
230: 선택적 방사층

Claims (12)

  1. 제1 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제1 반사층과 제2 투명 복사 냉각 물질로 이루어진 제2 반사층이 반복적으로 적층된 다층 구조에 기반하여 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사하는 선택적 반사층; 및
    고분자 물질로 이루어져 상기 태양광의 대기의 창(sky window)에 해당되는 파장 범위에서의 적외선을 흡수 및 방사하는 선택적 방사층을 포함하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 반사층은 상기 제1 투명 복사 냉각 물질과 상기 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이에 기반하여 상기 가시광 영역의 태양광은 투과하고, 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광 중 적어도 하나를 반사하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 반사층은 상기 제1 투명 복사 냉각 물질과 상기 제2 투명 복사 냉각 물질의 굴절률 차이가 증가할 수 록, 상기 가시광 영역의 태양광의 투과율 및 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율이 증가되는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 반사층은 상기 제1 반사층 상에 상기 제2 반사층이 형성되고, 상기 제2 반사층 상에 상기 제1 반사층이 형성되는 교차 구조로, 상기 제1 반사층과 상기 제2 반사층이 1층 내지 5층을 이루는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선택적 반사층은 상기 1층 내지 5층으로 형성됨에 층 수가 증가되는 경우, 상기 가시광 영역의 태양광의 투과율이 감소하고, 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율이 증가되며, 층 수가 감소되는 경우 상기 가시광 영역의 태양광의 투과율이 증가하고, 상기 자외선 영역 및 근적외선 영역의 태양광의 반사율은 감소하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사층의 두께는 상기 제1 반사층과 상기 제2 반사층의 적층 수와 관련하여 63 nm 내지 71 nm로 형성되고,
    상기 제2 반사층의 두께는 174 nm로 형성되는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투명 복사 냉각 물질은 a-Si:H, TiO2, ITO, SiO2 및 ZnS 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 투명 복사 냉각 물질은 SiO2, Al2O3, MgF2 및 Si3N4 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 방사층은 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane, PDMS)을 포함하는 상기 고분자 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 선택적 방사층의 두께는 50㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 반사층의 하단에 위치하는 투명 기판의 다른 일 측면에서 색상 페인트의 종류에 따라 색상을 구현하는 색상층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 반사층은 상기 투명 기판과 상기 선택적 방사층의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는
    투명 복사 냉각 소자.
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