따뜻함을 풀어내는 새로운 섬유

Jul 22, 2023

매사추세츠주 AMHERST — 매사추세츠 대학교 Amherst의 엔지니어 3명이 북극곰 모피를 모델로 한 합성 직물을 만들기 위한 80년 간의 탐구를 마무리하는 직물을 발명했습니다.발표된 결과최근 ACS Applied Materials and Interfaces 저널에 게재된 연구 결과는 이미 상용 제품으로 개발되고 있습니다.

북극곰은 지구상에서 가장 혹독한 환경에서 살고 있으며, 북극 기온은 화씨 영하 50도에 불과합니다. 곰은 기온이 급락할 때 번성할 수 있는 많은 적응 방법을 가지고 있지만, 1940년대 이후 과학자들은 특히 모피에 초점을 맞춰 왔습니다. 과학계는 어떻게 북극곰의 털이 그들을 따뜻하게 해줄 수 있는지 물었습니다.

일반적으로 우리는 몸을 따뜻하게 유지하는 방법이 날씨로부터 자신을 보호하는 것이라고 생각합니다. 하지만 또 다른 방법이 있습니다. 지난 수십 년 동안의 주요 발견 중 하나는 많은 북극 동물이 체온을 유지하기 위해 햇빛을 적극적으로 사용한다는 것입니다. 북극곰 모피는 잘 알려진 사례입니다.

과학자들은 곰의 비밀 중 하나가 하얀 털이라는 사실을 수십 년 동안 알고 있었습니다. 검은색 털이 열을 더 잘 흡수할 것이라고 생각할 수도 있지만, 북극곰의 털은 태양 복사열을 곰의 피부로 전달하는 데 매우 효과적인 것으로 밝혀졌습니다.

"그러나 모피는 방정식의 절반에 불과합니다"라고 UMass Amherst의 화학 부교수이자 화학 공학 부교수인 논문의 수석 저자인 Trisha L. Andrew는 말합니다. "나머지 절반은 북극곰의 검은 피부예요."

Andrew가 설명했듯이 북극곰의 모피는 본질적으로 천연 광섬유로 햇빛을 곰의 피부까지 전달하고, 빛을 흡수하여 곰을 가열합니다. 그러나 모피는 이제 따뜻해진 피부가 힘들게 얻은 따뜻함을 발산하는 것을 방지하는 데에도 매우 효과적입니다. 태양이 빛날 때, 마치 두꺼운 담요를 덮고 있으면 몸이 따뜻해지고, 그 따뜻함을 피부에 가두는 것과 같습니다.

Andrew와 그녀의 팀은 북극곰 털처럼 가시광선을 아래층까지 전달하는 실로 구성된 이중층 직물을 설계했습니다. 이 직물은 나일론으로 만들어지고 PEDOT이라는 어두운 소재로 코팅되어 있습니다. PEDOT은 북극곰의 피부처럼 효율적으로 따뜻해집니다.

실제로 이러한 소재로 만든 재킷은 면으로 만든 동일한 재킷보다 30% 더 가벼우면서도 태양이 비치는 한 면 재킷이 감당할 수 있는 것보다 섭씨 10도 더 낮은 온도에서도 편안함을 유지할 수 있을 정도로 매우 효율적입니다. 방의 조명이 밝습니다.

"공간 난방은 대부분 화석 연료에서 파생된 엄청난 양의 에너지를 소비합니다"라고 UMass에서 화학 공학 박사 학위를 취득했으며 현재 Andrew의 스타트업인 Soliyarn, LLC에 있는 논문의 주요 저자인 Wesley Viola는 말합니다. "우리의 직물은 화창한 날 겉옷으로 빛을 발하지만 빛과 열을 포착하는 구조는 기존 실내 조명을 사용하여 신체를 직접 가열하는 것을 상상할 수 있을 만큼 효율적으로 작동합니다. 신체 주변의 '개인 기후'에 에너지 자원을 집중함으로써 이 접근 방식은 현 상태보다 훨씬 더 지속 가능합니다."

- 본 보도자료는 원래 매사추세츠대학교 애머스트 웹사이트에 게재된 것입니다.