건물이 온도따라 스스로 움직인다

아주대 이황 교수팀, 형상기억 건물 차양 개발

4D프린팅 가능한 형상기억재료를 합성하여 더울 때 닫히고 시원할 때 열리는 자동으로 움직이는 건물외피 아이디어를 보여준다. 이황 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 기온이 변하면 건물 차양막이 스스로 열리고 닫히는 소재를 개발했다. 이 소재는 별도의 전자장치 없이도 작동된다. 연구진은 이 기술이 건물 뿐만 아니라 태양광 패널 각도를 자동조절하고, 도로 차폐벽 등 각종 도시 인프라 시설에 활용될 수 있다고 설명했다.

한국연구재단은 아주대 이황 교수팀이 형상기억소재를 이용해 기온변화에 따라 자동으로 움직이는 건물 차양 모듈을 개발했다고 29일 밝혔다.

건물의 냉난방 등에 사용되는 에너지는 비산업부문 중 가장 큰 비중을 차지한다. 건물 외부 창호 등을 통해 햇볕이 강하게 내리쬐는 문제를 해결하기 위해 건물의 외장 입면이 필요에 따라 자동으로 열리고 닫히는 외장 시스템이 필요하다.

이황 교수는 사막같은 환경에서도 적응해 자라는 선인장에 주목했다. 선인장은 온도에 따라 기공을 열고 닫으면서 생존한다.

연구진이 개발한 건물 차양 모듈은 고온에서는 부드럽게 펼쳐져 열과 햇빛을 차단한다. 또 쾌적한 온도에서는 자동으로 다시 열려 바람과 빛을 받아들인다. 이 같은 방식으로 건물 실내 환경을 조절할 수 있다.

연구진은 니켈-티타늄 합금과 형상기억 고분자를 조합해 형상기억 소재를 만들었다. 니켈-티타늄 합금 와이어는 변형력이 최대 6%로 낮지만 복원력이 높다. 또 형상기억 고분자는 복원력은 낮지만 변형이 최대 800%까지 자유롭다.

연구진은 이 소재들을 조합해 변형률은 20%로 향상시키고 별다른 전자장치 없이도 스스로 작동하는 형상기억소재를 만드는데 성공했다.

연구진은 이렇게 만든 소재를 이용해 건물 외피를 모형 실험했다. 그결과 주변온도에 따라 마치 식물처럼 부드럽게 열리고 닫혔다.

연구진은 이 소재를 4D 프린팅을 이용하는 방법 제작해 복잡성을 크게 낮췄다. 또한 다양한 형태의 움직이는 외장 모듈을 저비용으로 제작할 수 있다고 설명했다.

한국연구재단은 이번 연구 성과가 건축·건설 분야 국제학술지 '건축공학저널(Journal of Building Engineering)'에 8일 게재됐다고 밝혔다.

[e-mail] 김만기 기자