착용 가능한 직물: 고온 작업자가 청량감을 가져온다

여름이 약속대로 다가오자 도시의 구석구석이 마치 거대한 난로 속에 있는 것 같았다. 고온의 날씨에 구워지면서 무더위 현상이 점점 심각해져 사람들의 생활에 큰 도전을 가져왔다.

이런 무더운 계절에 선풍기와 에어컨을 통해 고온의 날씨를 막아내는 사람도 있고, 무더운 도시를 벗어나 교외로 나가 청량함을 찾는 사람도 있다.그렇다면 왜 교외는 도시보다 더 시원할까?

도시와 교외의 온도차에 대해 말하자면"열도효과"에 대해 이야기하지 않을수 없다.

열섬효과란 한 지역의 기온이 주변 지역보다 높은 현상을 말하는데, 이런 현상은 기상도에서 외딴 섬과 비슷한 고온 지역을 형성하기 때문에'열섬'이라는 이름을 얻었다.열도 효과는 보통 도시에서 나타나기 때문에 도시 열도 효과라고도 불린다

2024년 6월 14일일,과학자들은 ≪ 과학 ≫ (Science) 잡지에 신형의 복사냉각직물에 관한 글을 발표하여 고온날씨에서의 사람들의 신체쾌적도를 높이고 도시의 열도효과가 인체에 미치는 영향을 낮출수 있다.

이런 복사 냉각 직물은 어떻게 온도를 낮출 수 있습니까

연구자들이 만든 중적외선 스펙트럼 선택적 계층형 직물(SSHF)은 폴리메틸펜틸렌(PMP) 나노-마이크로미터 혼합섬유층, 은나노와이어(AgNWs)층, 양모직물층 등 세 층으로 구성됐다.

이 중 표면의 폴리메틸펜틸렌(PMP) 나노-마이크로미터 혼합섬유층은 넓은 크기 분포와 특유의 화학키를 갖고 있어 대기투과창(ATW) 스펙트럼 범위 내 높은 흡수율을 구현할 수 있다.대기투과창(ATM)은 태양복사광이 대기권을 통과할 때 투과능력이 매우 강한 주파수대역의 범위를 말하는데 이 부분의 빛은 지표면으로 직통할수 있어 지표온도의 상승에 아주 큰 역할을 한다.

중간의 은나노선층은 전반 중적외선구역에서 높은 반사률을 갖고있어 도시기초시설의 적외선이 인체에 전달되는것을 효과적으로 방지하고 도시기초시설의 열복사가 인체에 미치는 영향을 낮출수 있다.

밑부분의 양모직물은 방직품과 피부사이의 공기간극을 통해 인체피부의 열복사를 흡수할수 있으며 은나노실층을 통해 더욱 열을 꼭대기의 PMP로 전도할수 있다.직물은 인체 표면에서 대기로 열이 전달되어 냉각되는 효과를 실현한다.

중적외선 스펙트럼 선택적 계층형 방직품의 구조와 웨어러블 성능a. 방직품의 구조;b. 방직품이 실외 환경에서의 복사 환열 안내도;c. 서로 다른 재료의 중적외선 발사율;d. 양모직물이 인체의 열복사흡수에 미치는 영향;e-i. 웨어러블 연구 결과(사진 출처: 참고문헌 1)

실험 결과에 따르면 이 연구가 제조한 중적외선 스펙트럼 선택적 계층형 방직품(SSHF)은 1010 W/m²의 피크 태양 강도에서 온도를 약 현저하게 낮출 수 있다6.2 ℃ 는 이 방직품이 열을 효과적으로 외부로 방출하는 동시에 지면에서 오는 열복사를 선택적으로 막을수 있기때문이다.도시 환경을 시뮬레이션한 실험에서 중적외선 스펙트럼 선택적 계층형 방직품 (SSHF) 은 주간과 야간에 각각 전통적으로 설계된 복사냉각품보다 낮았다2.3°C와 0.2°C.

이 냉각방직품의 다공구조는 또 량호한 통기성을 제공할수 있어 인체의 땀의 자연확산을 촉진하고 무더위가 인체에 가져다준 불편함을 피면할수 있다.또한, 이 냉각 방직품은 비교적 강한 소수성과 비교적 강한 기계 성능을 나타내며, 자신의 청결을 보장하는 동시에 높은 내구성을 달성할 수 있으며, 웨어러블 옷의 요구에 부합한다.

웨어러블 복사냉각재는 도시 열섬 효과에 대응하기 위해 혁신적이고 효과적인 개인 냉방 방안을 제공하여 에어컨의 사용을 줄이고 에너지 소모를 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 열과 관련된 건강 문제도 예방할 수 있다.이런 첨단과학기술제품의 양산이 도시주민들에게 쾌적한 체험을 가져다주고 고온작업일군들에게 청량함을 가져다주기를 기대한다.