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매우 우수한 가열 패치를 제조할 수 있는 새로운 방법

<KISTI의 과학향기> 제3296호

미국 러트거스 대학(Rutgers University)과 오리건 주립대학(Oregon State University)의 연구진은 강한 광 펄스로 폴리에스테르와 매우 얇은 은(Ag) 와이어를 융합함으로써 높은 내구성을 가진 얇은 가열 패치(heating patch)를 만드는 비용 효율적인 방법을 개발했다. 생성된 가열 패치는 기존의 패치보다 가열 성능이 약 70% 더 높았다.
 
이 가열 패치는 저렴하고, 코인 배터리로 전원을 공급받을 수 있으며, 원하는 형태로 자를 수 있기 때문에 인체의 어디든지 필요한 곳에 열을 발생시킬 수 있다.
 
기존에는 인체를 선택적으로 가열하는 것이 아니라 건물을 가열했기 때문에 많은 에너지가 낭비되었다. 세계 에너지의 47%가 실내 난방을 위해서 사용되고, 이중에서 42%는 빈 공간이나 물체를 가열하는데 낭비된다. 지국 온난화의 주범인 화석 연료의 사용을 감소시키려면 실내 난방용 에너지를 매우 줄여야 한다. 또한 이런 가열 패치는 추운 날씨에 야외에서 일하는 사람들에게 유용할 것이다.
 
이번 연구진은 폴리에스테르 섬유에 은 나노와이어를 융합시키는데 고에너지 펄스를 활용하는 “광 소결(intense pulsed-light sintering)”을 사용했고, 이로 인해서 매우 효율적이고 유연하고 강하고 저렴한 가열 패치를 만들었다. 이 프로세스는 1 초의 3억 분의 1초가 걸린다.
 
현재의 최첨단 패치와 비교할 때, 이번에 개발된 패치는 더 많은 열을 발생하고 굽힘, 세척, 습기, 고온에 노출된 후에도 높은 내구성을 가졌다.
 
향후 연구는 이 방법을 사용해서 패치 기반의 센서 및 회로로 구성된 스마트 직물을 만드는 것이 될 것이다. 필요한 패치의 수와 실내 에너지 소모를 줄일 수 있는 이 연구는 지구 온난화와 자원 고갈에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.
 
이 연구결과는 저널 Scientific Reports에 “Rapid Pulsed Light Sintering of Silver Nanowires on Woven Polyester for personal thermal management with enhanced performance, durability and cost-effectiveness” 라는 제목으로 게재되었다.

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