열선 배치나 주기적인 오일 도포 없이 태양빛만으로 결빙이 방지되는 필름 코팅 기술이 개발됐다. 겨울철 문제가 잦은 자동차 성에, 건물 유리창 결빙 방지 등 다양한 분야에 활용될 전망이다.
KAIST 기계공학과 김형수 교수 연구팀(유체 및 계면 연구실)과 화학과 윤동기 교수 연구팀(연성 물질 나노조립 연구실)은 공동융합연구를 통해 단순 증발만으로 금 나노막대 입자를 사분면으로 균일하게 패터닝 할 수 있는 원천 기술을 확보했다고 3일 밝혔다. 이를 이용해 금 나노 코팅 기술을 통해 결빙을 방지하는 제빙 표면을 만드는데도 성공했다.
금 나노 막대(GNR)는 화학적으로 안정적이고 비교적 합성이 쉬워 유망한 나노물질 중 하나다. 금 나노 막대의 성능을 극대화하려면 높은 수준의 증착 필름의 균일도와 금 나노 막대의 정렬도를 구현해야 한다. 연구진은 이를 해결하기 위해 차세대 기능성 나노 물질인 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC)를 활용했다.
연구진은 CNC 사분면 템플릿에 금 나노 막대를 공동 자가 조립해 균일하게 건조되면서 코팅 전체 면적에 금 나노 막대가 균일하게 정렬되는 필름을 개발하는데 성공했다. 이 필름은 기존 필름과 비교해 향상된 광학·광열 성능을 보였다.
김형수 교수는 “이 기술은 플라스틱 및 유연 표면 위에도 제작이 가능해 이를 외장재 및 필름에 활용하면 자체적으로 열에너지를 발생시킬 수 있다”며 “이를 통해 자동차, 항공기, 건물 유리창 등에 자발적 에너지 발생 효과를 낼 수 있어 에너지를 절약하는데 도움이 될 것으로 본다”고 했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 게재됐다.