전기장치 없이도 8일간 7~8℃ 냉각

MIT 제프리 그르스먼 연구팀, 냉각 물질 개발
낙타 털가죽 힌트 얻어 에어로겔·하이드로겔로 제작
사용하고 난 뒤에도 수분 채워 재사용 가능해
이 원리 이용해 건물 열관리 부분에도 적용

에어로겔과 하이드로겔로 만든 수동 냉각 방식을 실험한 결과 200시간동안 7~8℃의 냉각성능을 유지했다. MIT 제프리 그르스먼 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 해외 연구진이 타는듯한 사막에서도 수분을 보존하고 더위를 식혀주는 낙타 털가죽에서 영감을 받아 새로운 냉각 물질을 개발했다. 이 물질은 전력 공급 없이도 최대 200시간 동안 내부온도를 8℃로 시원하게 유지했다. 연구진은 이 방식을 이용해 의약품, 신선 제품 등을 더운 환경에서도 저장하거나 운송할 수 있다고 설명했다.

미국 매사추세츠 공과 대학(MIT) 재료과학공학부 제프리 그르스먼 교수는 지난 12일(한국시간) 전기를 사용하지 않는 냉각 물질을 개발했다고 국제적 학술지 셀 자매지인 '줄(Joule)'에 발표했다.

그르스먼 교수는 "이 기술은 적은 양의 물로 오랜 기간 효과적으로 냉각해 기존 것보다 더 작게 만들 수 있다"고 설명했다.

또한 "냉각 수요가 급격히 증가하는 건물의 열 관리 부분에도 이 원리를 적용할 수 있다"고 말했다.

낙타는 타는 듯한 사막 환경에서 수분을 보존하고 더위를 식혀주는 방식으로 진화했다. 연구진에 따르면 털을 깎은 낙타가 깎지 않은 낙타보다 50% 더 많은 수분을 잃는 것으로 나타났다. 낙타의 두꺼운 털가죽이 수분 손실을 줄이는 동시에 땀을 증발시키면서 냉각 효과를 얻는 것이다.

연구진이 개발한 새로운 물질은 에어로겔과 하이드로겔을 사용해 낙타와 비슷한 효과를 얻었다. 아랫층은 성분 97%가 물로 구성된 젤라틴 같은 하이드로겔이 땀샘 역할을 한다. 이 물질은 수분이 쉽게 증발할 수 있는 스폰지 같은 형틀로 만들었다. 그런 다음 윗층은 에어로겔로 덮어, 수분은 통하면서 외부 열을 차단하는 낙타 털가죽 같은 역할을 한다.

연구진은 5㎜ 두께의 하이드로겔 위에 같은 두께의 에어로겔을 덮어 이중층을 만들었다. 온도측정 센서를 두개의 이중층 물질 사이에 넣은 뒤 실험한 결과 수분이 모두 증발하는데 200시간이 걸렸다. 또 이 물질은 7~8℃ 정도를 유지하면서 냉각효과를 얻었다.

연구진은 두께가 1.5㎝도 안 되는 이 새로운 이중층 물질이 하이드로겔만으로 이뤄진 것보다 최대 5배 이상 더 오래 7℃ 이상의 냉각을 유지했다고 말했다.

이 수동 냉각 방식은 윗부분을 5㎜ 에어로겔로, 아랫부분을 5㎜ 하이드로겔로 만들었다. MIT 제프리 그르스먼 교수 제공

연구진은 이 시스템이 신선도 유지가 가능해 농부들이 썩기 쉬운 농작물을 팔기 위한 식품 포장에 사용될 수 있다고 말했다. 또 백신 같은 약들을 먼 곳까지 안전하게 이송하거나 보관할 수 있다.

또 식품포장 같은 응용분야에서는 포장된 식품의 상태를 알 수 있도록 하기 위해 하이드로겔과 에어로겔 처럼 소재의 투명성이 중요하다. 연구진은 약물이나 공간 냉각같은 용도로 사용할땐 불투명한 단열층으로 만들어 특정용도의 소재 설계에 여러가지 선택이 가능하다고 설명했다.

정마오 루 박사후연구원은 "이 수동 냉각 방식은 전기없이도 부패하기 쉬운 제품을 저장하거나 운송할때 매우 유용하게 쓸 수 있으며 특히 전기가 부족한 개발도상국에 큰 도움이 될 수 있다"고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자