【브레이크뉴스 구미】이성현 기자=국립금오공과대학교 재료공학부 박준용 교수 연구팀이 자연에서 영감을 얻은 다기능 소재를 기반으로 전력 소모 없이 작동하는 스마트 단열 패치를 개발했다.
 ▲ 저널 내부 표지 © 금오공대 |
이번 연구는 ‘적응형 및 에너지 효율적 열 관리를 위한 생체모사 삼중 기능 패치(Bioinspired Trifunctional Patches for Adaptive and Energy-Efficient Thermal Management)’라는 제목으로 재료과학 분야 국제 학술지 Advanced Functional Materials(IF 19.0, JCR 상위 5%)에 지난 23일 게재됐다. 윤서한 박사과정이 제1저자, 박준용 교수가 교신저자로 참여했으며, 연구의 독창성과 시각적 완성도를 인정받아 ‘Inside Back Cover’에도 선정됐다.
연구팀은 기존 창문 단열 방식인 에어캡(일명 ‘뽁뽁이’)의 한계를 극복하기 위해 자연모사 전략을 적용했다. 기존 방식은 부착이 어렵고 재사용이 제한적이며 결로와 곰팡이 발생 등 문제를 안고 있다는 지적이 있어왔다.
이에 연구팀은 접착·단열·센서 기능을 하나로 통합한 ‘3-in-1 생체모사 스마트 패치’를 개발했다. 패치 한쪽 면에는 도마뱀 발 구조를 모사한 미세 구조를 적용해 접착제 없이도 반복 탈부착이 가능한 건식 접착 기능을 구현했다. 반대쪽 면에는 펭귄 깃털을 닮은 다공성 구조를 적용해 공기를 가두고 열 손실을 최소화했다.
또한 온도 변화에 따라 색이 변하는 감온 소재를 결합해 카멜레온처럼 주변 온도를 색 변화로 직관적으로 확인할 수 있도록 했다. 이를 통해 별도의 전력이나 전자 장치 없이도 온도 감지가 가능한 것이 특징이다.
실험 결과, 해당 패치는 다양한 표면에서 반복 사용이 가능하면서도 접착 흔적을 남기지 않았으며, 내부 공기층 구조를 통해 기존 단열 방식보다 우수한 보온 성능을 보였다.
연구팀은 이번 기술이 향후 패시브 건축 자재, 스마트 인테리어, 적외선 디스플레이, 웨어러블 전자기기, 열 차폐 기술 등 다양한 산업 분야로 확장될 수 있을 것으로 전망했다.
박준용 교수는 “자연모방 연구가 단일 기능 구현에 머물렀던 기존 접근에서 나아가, 다양한 기능을 하나의 소재에 통합했다는 점에서 의미가 있다”며 “고기능성 소재로의 산업적 활용 가능성이 크다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구사업과 나노소재기술개발사업, 경상북도 RISE사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>
Kumoh National Institute of Technology Research Team Develops ‘Smart Insulation Patch’ That Operates Without Electricity
A research team led by Professor Jun-Yong Park of the Department of Materials Science and Engineering at Kumoh National Institute of Technology has developed a smart insulation patch that operates without consuming electricity, based on a multifunctional material inspired by nature.
This research was published on the 23rd in the international materials science journal Advanced Functional Materials (IF 19.0, top 5% of JCR) under the title "Bioinspired Trifunctional Patches for Adaptive and Energy-Efficient Thermal Management." Doctoral student Seohan Yoon served as the first author, and Professor Jun-Yong Park as the corresponding author. The study was also selected for the "Inside Back Cover" in recognition of its originality and visual quality.
The research team applied a biomimetic strategy to overcome the limitations of the existing window insulation method, bubble wrap. It has been pointed out that the existing method is difficult to attach, has limited reuse, and suffers from problems such as condensation and mold growth.
Kumoh National Institute of Technology Research Team Develops ‘Smart Insulation Patch’ That Operates Without Electricity Accordingly, the research team developed a "3-in-1 biomimetic smart patch" that integrates adhesive, thermal insulation, and sensor functions into a single unit. One side of the patch features a microstructure mimicking the structure of a gecko's foot, enabling dry adhesion that allows for repeated attachment and detachment without the need for adhesive. The opposite side incorporates a porous structure resembling a penguin feather to trap air and minimize heat loss.
Furthermore, by combining a thermosensitive material that changes color with temperature, the patch allows users to intuitively check ambient temperature through color changes, much like a chameleon. A key feature is its ability to detect temperature without the need for separate power or electronic devices.
Experimental results showed that the patch could be used repeatedly on various surfaces without leaving adhesive residue, and demonstrated superior thermal insulation performance compared to conventional methods through its internal air layer structure.
The research team anticipates that this technology will expand into various industrial fields in the future, including passive building materials, smart interiors, infrared displays, wearable electronic devices, and thermal shielding technology. Professor Park Jun-yong stated, “This biomimicry research is significant in that it has moved beyond existing approaches that focused on implementing a single function and integrated various functions into a single material,” adding that “there is great potential for its industrial application as a high-performance material.”
Meanwhile, this research was conducted with support from the National Research Foundation of Korea’s Excellent Young Researcher Program, the Nanomaterials Technology Development Program, and the Gyeongsangbuk-do RISE Program.
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