사우디아라비아의 킹압둘라 과학기술대학교(카우스트)와 킹압둘아지즈 과학기술도시(카스트)의 과학자들은 주도의 가로등의 에너지 효율을 크게 개선하고 탄소 배출을 줄일 수 있는 혁신적인 나노 코팅 기술을 개발했습니다. 이는 조명 산업에 매우 중요한 의미를 갖습니다.
빛: 과학 & 응용 프로그램 저널에 게재된 이 연구에 따르면, 미국에서만 적용할 경우 매년 130만 톤 이상의 이산화탄소 배출량을 줄일 수 있으며, 이는 전 세계 조명 에너지 소비 개선에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 나타났습니다.
(조명)은 막대한 에너지 소비원으로, 전 세계 전력 소비량의 약 20%, 온실가스 배출량의 약 6%를 차지합니다. 가로등 또한 전 세계 전력 수요의 1~3%를 차지하여 지자체에 부담을 주고 있습니다. LED는 효율적인 광원이지만, 작동 시 에너지의 약 75%가 열에너지로 전환되어 (조명) 효과와 램프 수명에 부정적인 영향을 미칩니다. 고온은 (조명) 발광 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 램프 수명도 단축시킵니다. 따라서 주도의 (조명) 성능 향상을 위해서는 효과적인 열 관리가 매우 중요합니다.
연구팀 개발의 핵심은 나노PE(나노다공성 폴리에틸렌)라는 나노소재입니다. 이 소재는 일반 폴리에틸렌을 기반으로 특수 공정을 거쳐 30나노미터(모발의 약 1,000분의 1) 크기의 구멍을 뚫었습니다. 이 소재의 독특한 특징은 열 복사의 주요 원천인 적외선은 80% 이상, 가시광선은 95% 이상 효율적으로 반사시켜 조명 효과를 최적화할 수 있다는 것입니다.
나노PE의 효과를 극대화하기 위해 연구진은 이 소재로 코팅된 주도의 가로등을 거꾸로 설치하는 방식을 제안했습니다. 이렇게 하면 램프에서 발생하는 열에너지(적외선)가 나노PE를 매끄럽게 투과하여 하늘로 방출되고, 하향 조명에 필요한 가시광선은 지면으로 효과적으로 반사됩니다. 이는 열에너지를 내부에 가두고 램프 헤드가 아래쪽을 향하게 하는 기존 주도의 설계와는 완전히 다르며, (조명) 기술의 혁신적인 돌파구입니다.
실험 결과, 나노 폴리에틸렌 코팅을 적용한 후 LED의 온도는 실험실 조건에서 7.8°C, 실외 측정에서는 4.4°C 감소했으며, (조명) 효율은 각각 약 5%와 4% 증가했습니다. 연구 책임자인 차오창(차오 치앙) 교수는 (조명) 효율의 작은 개선이라도 대규모 적용 시 지속 가능한 발전에 큰 영향을 미칠 수 있다고 강조했습니다. 공동 저자인 후삼 카셈(후삼 카셈) 박사 또한 이 설계가 높은 (조명) 효율을 유지하면서 방열을 크게 개선하며, 향후 (조명) 분야에서 널리 사용될 것으로 예상되는 지속 가능한 (조명)을 위한 잠재적인 솔루션이라고 생각합니다.
