태양광 반사하고 색은 선명하게… 차세대 구조색 페인트 개발 > 뉴스

(이해를 돕기 위한 Ai이미지)

기존 염료와 안료 기반 페인트는 빛을 흡수해 열에너지로 전환하는 특성 때문에 건물이나 차량의 냉방 에너지 사용량을 높이는 한계가 있었다. 이러한 가운데 국내 연구진이 색소 없이도 선명한 색상을 구현하면서 태양광을 반사해 에너지 절감 효과까지 기대할 수 있는 구조색 페인트를 개발했다.

구조색은 나비 날개나 공작 깃털처럼 특정 파장의 빛만 선택적으로 반사해 색을 표현하는 원리다. 연구진은 이 같은 자연계의 구조색 원리를 활용해 별도의 염료나 안료 없이 다양한 색상을 구현할 수 있는 페인트를 개발했다.

이번에 개발된 구조색 페인트는 일반 페인트와 유사하게 도포할 수 있으며, 자외선을 조사하면 빠르게 경화되는 특성을 갖춰 건물 외벽과 차량 표면 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

기존 염료 기반 페인트가 빛 에너지를 흡수해 열로 전환하는 방식이었다면, 이번 기술은 금-실리카 나노입자와 빛 산란 설계를 결합해 빛을 반사하면서도 원하는 색상을 구현하는 방식이다. 이를 통해 에너지 절감 효과와 심미성을 동시에 확보할 수 있다는 설명이다.

이승우 고려대 KU-KIST 융합대학원 융합에너지공학과 교수는 “빛을 선택적으로 흡수해 선명한 색을 구현하는 원리를 적용했다”며 “차량 윈드실드와 선루프, 건물 외벽 등에 활용해 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다”고 말했다.

연구진은 구조색 기술의 한계로 지적돼 온 각도 의존성 문제도 개선했다. 일반적인 구조색은 관찰 각도에 따라 색상이 달라질 수 있지만, 이번 기술은 색 변화 현상을 최소화하는 데 초점을 맞췄다.

금 나노입자는 파란색과 초록색 파장을 선택적으로 흡수해 선명한 적색 구현을 돕고, 광자유리 구조는 특정 파장의 빛을 효과적으로 반사해 색상 안정성을 높였다.

이재원 고려대 KU-KIST 융합대학원 연구교수는 “금 코어와 실리카 이산화규소 껍질 구조가 상호작용하며 적색광을 선택적으로 반사할 수 있게 됐다”며 “이를 통해 선명한 적색 구조색 구현이 가능해졌다”고 설명했다.

연구진은 향후 대량 생산 공정 기술을 확보해 건축 외장재와 자동차 도장 분야뿐 아니라 위조 방지 기술, 차세대 디스플레이 등 다양한 산업 분야로 적용 범위를 확대할 계획이다.​