전북대학교는 김건우 유기소재섬유공학과 교수팀이 주변 온도 변화에 따라 태양광과 열복사 특성을 스스로 조절하는 '온도적응형 메타섬유(metafiber)'를 개발했다고 10일 밝혔다.
이번 연구 성과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.
연구팀이 개발한 메타섬유는 온도에 따라 가시광·근적외선 영역의 투과율과 열적외선 영역의 반사율을 동시에 조절할 수 있도록 설계된 것이 특징이다. 별도의 전력 공급이나 제어 장치 없이 주변 온도 변화만으로 소재의 광학·열적 특성이 자동으로 바뀐다.
낮은 온도에서는 태양광의 투과율을 높여 인체에 도달하는 태양에너지를 확보하고, 피부에서 외부로 방출되는 열복사를 반사해 열 손실을 줄이는 방식으로 작동한다. 반대로 온도가 높아지면 태양광 투과를 억제하는 한편, 피부에서 방출되는 열복사가 외부로 효과적으로 방출되도록 해 체온 상승을 낮추는 데 도움을 준다.
하나의 섬유 소재가 주변 환경에 따라 '보온 모드'와 '냉각 모드'를 전환할 수 있다는 점도 주목된다. 배터리나 전력 공급이 필요한 기존 능동형 냉난방 의류와 달리, 에너지 사용 없이 열환경 조절 기능을 구현할 수 있기 때문이다.
최근 폭염과 이상고온 현상이 이어지면서 냉난방 에너지 소비를 줄이면서도 착용자의 열쾌적성을 높일 수 있는 차세대 기능성 섬유에 대한 관심이 높아지고 있다.
연구팀은 이 기술이 향후 의류와 기능성 섬유 소재에 적용돼, 착용자의 열환경을 능동적으로 조절하는 스마트 섬유로 활용될 수 있을 것으로 내다보고 있다. 이 기술은 실용화와 산업적 활용을 위해 관련 특허 출원을 마쳤으며, 실제 의류와 기능성 섬유 소재로의 적용 가능성을 높이기 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.
김건우 교수는 “기후변화로 폭염이 일상화되는 상황에서 별도의 에너지를 사용하지 않고 주변 온도 변화에 따라 스스로 열환경 조절 기능을 구현하는 섬유 기술의 중요성은 더욱 커질 것”이라며 “앞으로도 실용성과 차별성을 갖춘 첨단소재 기술 개발을 지속해 나가겠다”고 말했다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
