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전 세계적으로 기후 변화가 심화되고 엘니뇨 현상으로 인해 기록적인 폭염이 이어지는 가운데, 무더운 여름철에 어떻게 시원함을 유지할 수 있을지는 많은 사람들의 고민거리입니다. 시중에는 다양한 냉감 기능성 의류가 출시되어 있지만, 호주 로열 멜버른 공과대학교(RMIT)의 혁신적인 연구는 이 문제에 새로운 돌파구를 제시했습니다. 바로 나노 다이아몬드를 활용한 섬유 코팅 기술을 통해 체감 온도를 낮출 뿐만 아니라 에너지 절약과 탄소 배출 저감까지 가능하게 만든 것입니다.
목차
나노 다이아몬드란? 왜 냉각에 도움이 될까?
나노 다이아몬드는 입자 크기가 100나노미터 이하인 다이아몬드 입자로, 이름에 ‘다이아몬드’가 포함되어 있지만 보석용 다이아몬드와는 다르며 가격이 저렴하고 대량 합성이 용이합니다. 일반 다이아몬드와 마찬가지로 탄소 격자 구조를 가지고 있어 열전도성이 매우 뛰어납니다. 이러한 특성 덕분에 나노 다이아몬드는 IT, 의료, 양자 기술 분야에 널리 활용되고 있으며, 최근에는 섬유 기술로도 성공적으로 응용되고 있습니다.
전기방사 기술로 만든 나노 다이아몬드 코팅, 2~3°C 효과적인 온도 저하
프로젝트 책임자인 하우샤르 박사와 레이만 박사의 주도 아래, 연구팀은 나노 다이아몬드 분말을 폴리우레탄 및 용제와 혼합한 후, 정전기 방사 기술을 통해 해당 용액을 면직물의 한쪽 면에 균일하게 코팅했습니다. 코팅이 경화되면 나노 섬유망이 형성되며, 이 코팅면이 피부에 닿도록 착용하면 체열이 빠르게 공기 중으로 방출됩니다. 반면, 코팅되지 않은 외부 면은 외부 열의 흡수를 차단해 줍니다.
연구 실험에서는 나노 다이아몬드 코팅 섬유 샘플의 비처리 면을 약 100°C의 가열판 위에 10분간 올려둔 후, 다시 10분간 냉각시켰습니다. 그 결과, 처리되지 않은 면직물과 비교했을 때 나노 다이아몬드 코팅을 적용한 샘플은 온도가 2~3°C 낮게 유지되어 착용자의 쾌적함을 효과적으로 향상시키는 것으로 나타났습니다.
냉각, 자외선 차단, 에너지 절감 – 다기능 섬유
냉각 효과 외에도, 이번 연구는 나노 다이아몬드 코팅이 면직물의 자외선 차단 능력을 효과적으로 향상시킨다는 사실을 밝혀냈습니다. 이는 여름철 야외 활동에 적합한 이상적인 의류 소재로 평가받고 있습니다. 비록 통기성과 흡습성은 처리되지 않은 면직물보다 다소 떨어지지만, 여전히 허용 가능한 수준으로 나타났습니다.
더욱 주목할 만한 점은, 연구팀의 예측에 따르면 이 기술을 일상 의류에 적용할 경우 에어컨 사용량을 20~30%까지 줄일 수 있어 에너지 절약과 환경 보호 목표 달성에 기여할 수 있다는 것입니다. 향후에는 건축 자재 분야로의 확장도 기대되며, 실내 과열 문제를 완화하는 데에도 도움이 될 수 있습니다.
상업화가 기대되는 강력한 잠재력
이 연구는 소재 혁신 및 미래 패션 센터(CMIFF)에 소속된 학제 간 연구팀이 주도하였으며, 섬유 공학과 재료 과학을 결합하여 높은 응용 가능성을 보여주었습니다. 하우샤르 박사는 “이러한 전기방사 방식은 간단하면서도 효율적이며, 공정 단계를 줄일 수 있어 기존 방식보다 소재를 절약하고 경제성도 뛰어납니다”라고 설명했습니다.
레이만 박사도 덧붙여 말했습니다. “나노 다이아몬드는 열전도성이 뛰어날 뿐만 아니라 생체 적합성도 갖추고 있어 인체에 무해합니다. 앞으로는 운동복, 소방관용 이너웨어, 심지어 의료용 보호 장비에도 활용될 수 있을 것입니다.”
현재 연구팀은 나노 섬유 코팅이 세탁 및 장기간 사용 시에도 얼마나 내구성을 유지할 수 있는지를 중심으로 후속 연구를 진행 중입니다. 이를 통해 해당 기술을 조속히 상용화하여, 대중이 혹서기에도 봄바람처럼 시원한 착용감을 누릴 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다.
해당 연구에 관한 논문은 최근 『Advanced Technologies in Polymer』 학술지에 게재되었습니다.
참고 문헌
- 나노 다이아몬드를 적용한 냉감 의류, 체감 온도 3°C 감소 효과!
- Diamond-coated clothing could keep wearers cooler
- Nanodiamonds could hold key to cool clothing
- 「폴리우레탄 나노섬유 코팅을 통해 나노 다이아몬드를 면직물에 고정하여 여름철 의류에 적용」한 연구는 『Advanced Technologies in Polymer』 학술지에 게재되었습니다 (DOI: 10.1002/pat.6222). Aisha Rehman,Shadi Houshya,Azadeh Mirabedini,Stephen Michielsen,Xin Wang이 공동 저자로 참여했습니다.
(대표 이미지 출처: 로열 멜버른 공과대학교)
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