질문과 답변

자주하는 질문 

차열페인트에 대해 많이 하시는 질문들을 확인해보세요!

Find. 열과 에너지 이야기


어드그린코트가 연구하여 Find(찾고 발견한) & Found on(과학적 이론을 근거로 한)  

흥미로운 열과 에너지 대한 내용 중 가장 많이 여쭤보는 질문을 정리하였습니다.

지구온난화로 인해 우리가 살고있는 지구의 생태계 환경이 변하고 있습니다. 

언제부터 시작된지 모르는 엘니뇨, 라니냐에 의해 온통 물바다가 되거나 얼어버리기도 하고, 

더워야 할 때 시원하거나 추워야 할 때 따뜻한 이상 기후 현상이 지구 이곳저곳에서 발생하고 있지요.






학자들은 이런 이상기후 현상의 원인은 지구온난화이며, 

이 지구온난화를 일으키는 주범은 바로 화석연료와 그 결과물인 온실가스라고 말합니다. 

원래 지구는 스스로 온도를 제어하는 능력이 있습니다.

 

그런데 지금까지 잘 버티어주던 지구는 왜 더이상은 버틸 수 없게 되었을까요?



지구에서 사용되는 거의 대다수의 에너지원은 화석연료 입니다. 

화석연료를 사용할 때 배출되는 이산화탄소를 비롯한 온실 가스는 일반 대기보다도 농도가 높아 대기를 둘러싸게 되고, 

마치 온실의 유리벽처럼 보이지 않는 막을 형성하게 됩니다. 



이 막은 투명하기 때문에 태양광을 그대로 통과시키게 되지만 

지표에서 흡수한 태양열이 대기권 밖으로 배출되지 못하게 하여 그 열기를 고스란히 지구의 표면에 가두게 되는 것이죠.

 

게다가 다양한 에너지원에서 배출된 직접적인 열까지 더해져 지구온난화를 일으키는 주원인이 되는 것입니다.





여기에다가 이렇게 더워진 열기를 식히기 위해 사용된 에너지로 인해 배출된 온실가스가 더 쌓이면서

겹친데 겹치는 악순환이 반복되는 것이지요. 


그래서 요즘 전 세계 환경계는 온실가스 줄이기에 혈안이 되어 있습니다.




그러나 사실 온실가스의 근본적인 이유는 

지구가 태양에너지를 흡수하고 있기 때문이라고 볼 수 있습니다.

 

지구는 원래 지표면에서 태양에너지를 흡수한 뒤

필요없는 열과 에너지는 방출하면서 기온을 유지해 왔는데, 

온실가스가 열의 방출을 방해하여 지구의 기온이 점점 상승하고 있다는 것이 

지구온난화의 핵심입니다.



여기서 혼동하지 말아야 할 점은 열과 에너지를 동일시하지 않아야 한다는 점입니다.



많은 분들이 ‘에너지보존의 법칙’의 원리를 근거로 제시하며 

차열페인트가 열반사를 통해 당장의 물체 표면온도는 낮추게 만들지는 몰라도 

반사된 에너지로 인해 지구온난화를 가중시키는 것이라고 생각하시는데요.



태양의 에너지는 본래 빛의 파장에 따라 다양하게 분포되어 있는 복사에너지 입니다.

 

복사에너지는 형태가 있는 물체의 표면에 닿게 되면 열로 변환되어 우리 생활에 영향을 주는데, 

형태가 없거나 유리와 같이 투과가 가능한 사물에는 열반응이 일어나지 않아 영향을 미치지 않습니다.


[차열원리 자세히 보기]




그래서 표면에 닿아 열로 변환되지 못하고 바로 반사되는 태양에너지는 

대기중에서 산란되어 소멸되거나 대기권 밖으로 방출되어 지구 생태계와 환경에 전혀 영향을 미치지 못하게 됩니다. 




그런 이유로 건물이나 아스팔트, 도로 등 도시열섬화에 영향을 미치는 넓은 표면에 

차열페인트를 칠하게 되면 

도장면 주위의 대기 온도를 낮춰주어

오히려 도시 열섬현상을 완화하는 효과를 발휘하게 되는 것입니다.





요약하여 말씀드리자면

차열페인트를 통해 반사된 에너지는 열이 아니라 파장의 형태이기 때문에 지구온난화에 전혀 영향을 주지 않으며, 

차열페인트가 냉방부하 절감에 의한 온실가스 저감에 기여하는 것이라 생각해주시면 되겠습니다.




지금까지 알고 보면 쓸모 있는 열반사와 지구온난화 이야기였습니다.






그렇지 않습니다. 

표면에서 반사된 빛은 대기의 온도 상승에 영향을 끼치지 않습니다.  


바로 열의 종류와 태양열의 생성원리를 알면 이해할 수 있는데요. 

에너지의 종류(위치 에너지, 운동 에너지, 열 에너지, 광 에너지, 화학에너지, 전기에너지, 속도에너지 ......)는 너무나 다양합니다.

태양광은 에너지를 포함하는 파동의 형태로 존재하는 복사에너지 입니다.


이러한  복사에너지는 파동의 형태로 존재하며 형태를 갖는 물체의 표면에 닿으면 열 에너지로 전환되어 우리 환경에 영향을 주게 되지요.

따라서 열로 전환되기 전의 태양광 에너지는 파동위에 올라탄 형태로서 에너지만 포함된 상태로 존재하는 것 입니다. 



이러한 파동(복사)에너지가 물체에 닿아 열에너지로 전환하기 전에 반사시키는 기술을 바로 "차열기술"이라고 합니다.


그래서 우리 지구의 대기온도에 영향을 주는 태양복사열은 이미 지표에 닿아 열로 전환된 태양에너지이며,

차열페인트에 의해 반사된 태양복사에너지는 열로 전환되지 못한채 일부는 대기 중에 떠돌다가 산란되어 소멸이 되거나 거의 대부분은 대기권을 벗어나 우주로 방출됩니다.


그렇기 때문에 차열페인트에 의해 반사된 태양에너지로 더 더워질 수 있다는 주장은 사실이 아니랍니다.

많은 분들께서 건물외부에 차열페인트를 칠하면 시원해지기는 하지만,

추운 겨울에 태양열을 흡수하지 못해서 더욱 추워지는 것이 아닌가 하고 물어보십니다. 



일단 결론부터 말씀드리면 겨울철 "태양열에 의한 온도 변화는 거의 없다"고 보시는 것이 무방합니다. 

왜냐하면 겨울철 태양복사열에 대한 영향이 매우 작기 때문입니다. 

겨울철 태양의 고도는 여름에 비해 매우 낮고, 일조시간도 매우 짧게 나타납니다.



게다가 겨울철에는 차갑고 낮은 대기온도에 의한 열손실이 기본적으로 너무 크기 때문에, 

적은 태양열 흡수로 인한 난방효율의 저하는 거의 영향이 없지요. 


오히려 여름철 태양복사열을 차단하지 않아서 발생하는 열 흡수로 인한 피해

비교도 할 수 없을 만큼 크기 때문에 차열페인트의 적용은 필수적일 수밖에 없는 것이죠. 


그리고 어차피 건물외벽에 페인트를 칠하는 만큼, 

기존의 수성페인트 대체하기만 한다면 그다지 어려운 고민거리가 아니랍니다. 


겨울은 열을 보호해주는 단열재로,

여름은 열을 차단해주는 차열재로 

열을 제어해야 함을 다시 한번 이해할 수 있습니다.

전 세계적으로 피해갈 수 없는 지구 온난화의 영향으로  아름다운 사계절을 자랑하던 우리나라도 

이제는 봄!  여~~~~~~름, 가을!  겨~~~~~~울이 되었다고 하죠. 


해를 거듭할 수록 길어지는 여름의 폭염일 수와  그로 인해 점차 늘어나는 건축물의 여름철 에너지 사용량.

이렇게 시시때때로 변하는 기후환경에 적응하기 위해 건축기술에서 환경 및 열 공학기술이 차지하는 비중은 점차 늘어나고,

건물에서의 열차단 성능과 에너지 설계기준 또한 수시로 변경되고 있는데요.


지금까지 건축물의 온도를 제어하는데 있어서 재료의 단열성능과 이를 평가하는 기술이 가장 중요한 역할을 해왔지만,

계절별로 건물에 영향을 미치는 열의 종류가 다르다는 것을 이해한다면, 

기후 변화에 따른 열의 차단은 단순히 단열재만으로는 해결할 수 없다는 것을 알게 되고, 

점차 늘어나는 여름일수에 맞춰 태양열을 차단하는 "차열기술"을 향한 높은 관심에 대한 배경 또한 이해할 수 있습니다.



자 그러면 과연 차열과 단열은 무엇이고 

각 제품의 기능이 여름철 태양열 흡수와 겨울철 난방열 손실에 어떤 영향을 미치는지..

계절 별로 어떤 제품이 어울리는, 또 에너지 관리는 어떻게 하는지 알아보도록 하겠습니다.



단열 기술은 기본적으로 열은 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다는 원리를 이용하여, 

재료 본연의 열 저항성능체적,두께, 부피와 같은 물리적 성질을 이용하여 열의 이동(전도)을 차단하는 방법으로 열을 차단 합니다.



즉, 온도가 높은 쪽의 열이 온도가 낮은쪽으로 쉽게 이동하지 못하게 하는 것에 목적이 있다는 점에서,

단열재의 성능은 "열의 이동을 더디게 할 뿐"는 "열의 흡수를 차단하지는 못한다"는 한계가 존재합니다.

그렇다면 단열재의 이런 성능에 무엇이 문제일까요?



건물의 온도에 가장 영향을 미치는 기후요소는 태양열대기의 온도 두가지로 나눌 수 있으며,

각 계절별로 영향을 미치는 기후요소 또한 태양열대기의 온도인데요.


태양열은 파장의 형태로 존재하며 표면에 닿아 열 반응을 일으키는 복사열이며, 

대기(공기)의 온도는 물체에 직접 닿아 열의 전도(흡수 및 이동)에 의해 온도를 상승시키거나 하강시키는 대류열로서

건물의 입장에서는 이런 열들이 흡수되거나 방출되어 온도변화를 일으키게 되는 원인이 되어

각 에너지와 열의 습성에 맞는 차단방법으로 온도를 제어해야 하는 것입니다.



- 겨울철 난방 방법 -


먼저 겨울철의 대기 온도에 가장 영향을 많이 미치는 시베리아 기단의 매섭도록 차가운 공기는 

건물 구조체의 표면에 직접 닿아 열을 빼앗아 갑니다.  

외부에 열을 빼앗긴 구조체는 빼앗긴 열을 다시 보충하기 위해 실내 난방열을 흡수하게 되지요.

이러한 실내의 열의 손실이 크면 클수록 우리는 "건물의 난방부하가 높다.", "난방효율이 낮다."고 얘기합니다.   

 


때문에 겨울철에는 실내의 난방열이 외부로 손실되지 않도록 

내부단열재를 설치함으로써 열의 이동을 최소화 하는 것이 관건입니다.




 - 여름철 열 차단 방법 - 


반면 여름철에는 

기온상승에 가장 큰 역할을 하는 태양복사열이며,

태양복사열에 의해 뜨겁게 달궈진 건물 표면의 열이 건물 내부로 흡수되기 때문에 

열을 흡수하는 재료인 단열재로는 태양열의 흡수를 차단하기에는 역부족이죠. 


그래서 여름철에는 외부표면에 차열기술이 적용된 제품을 설치하여 열의 생성을 억제함으로써,

애초에 태양열이 흡수되지 못하도록 원천적으로 차단시켜주는 것이 중요합니다.


[차열기술 원리 보러가기] 



겨울은 열을 보호해주는 단열재로,

여름은 열을 차단해주는 차열재로 

열을 제어해야 함을 다시 한번 이해할 수 있습니다.


그래서 우리나라와 같이 계절의 변화가 뚜렷한 기후에는

단열재와 차열재를 복합적으로 적용해야만 효과적인 열의 관리가 가능합니다. 



지금까지 알아두면 쓸모있는 여름과 겨울철 열의 이해였습니다.


차열페인트의 차열성능에 의한 에너지 사용량 절감은 단순하게 몇 %라고 정의하기란 어렵습니다.


이유는 에너지 절감률을 예측하기 위해서는 건물의 에너지 효율은 확인해야 하는데요.

건물에 사용된 재료의 열전도율과 두께 등에 따라 단열 성능을 평가하게 되고, 그에 따른 건물의 에너지 효율을 예측합니다.  


이러한 이유로 차열페인트에 의해 표면온도가 약 3~40℃  가량 낮아졌다고 해서

건물마다 미치는 영향이 동일하지 않다는게 정확한 에너지 절감량을 측정하기 어려운 부분인데,


다만 환경영향 평가 방법에 있어서 상당대기온도에 의한 건물의 열 흡수를 산출하는 방식을 활용하면, 

차열페인트로 인한 표면온도 변화에 의해 건물에 미치는 영향을 예측할 수 있게 됩니다.

이를 건물 에너지성능평가 방법에 따른 단열성능 평가 기준에 적용하면 실내온도의 변화도 예측할 수 있지요.


통상 실내온도 1℃가 변할 때마다  에너지 효율은 7~8% 가량 개선된다고 합니다. (한국에너지공단 발표자료)

 


Tip.

어드그린코트를 칠할 경우 재질별로 아래와 같은 실내온도 변화가 있습니다. 

 - 콘크리트 구조물의 경우 2~4℃  , 

 - 컨테이너 및 샌드위치 판넬은 약 4℃  , 

 - 철판 마감재질은 4~6℃ 


어드그린코트는 알베도의 원리와 양자역학의 원리를 이용하여 

태양에너지를 반사하는 차열원리를 통해 열흡수를 차단합니다.




광 파장과 입자의 크기가 같으면 빛이 산란되어 열로 변환되지 못하는데 

태양에너지의 98%가 몰려있는 가시광선과  근적외선(780~1250nm)파장을 가장 잘 반사하기 위해

 태양광 파장의 크기과 같은 크기의 초 미립자로 구성된 어드마파인이 태양복사열을 반사시켜 열을 효과적으로 차단합니다.




[열차단 원리 자세히 보러가기]

지구의 온도가 점점 올라 다양한 열차단 제품들이 소개되고 있습니다. 

그 중에서 여름철 열차단 제품들 앞에 ‘차열’이라는 말이 붙고 있는데 과연 차열은 무엇이고, 

기존의 단열재와는 무엇이 다른지 “차열”과 “단열”기능의 차이를 알려드리고자 합니다. 



"열을 차단한다"는 큰 의미에서 차열단열은 개념적으로 동일한 의미를 갖습니다.

 그러나 열을 차단하는 원리는 조금씩 다릅니다.


단열은 '열 저항성을 갖는 재료'를 통해 열의 이동(전도)을 차단하는 원리입니다.  

차열파장(or 파동)형태의 "복사 에너지열 에너지로 전환되지 못하도록" 표면에서 반사시키는 원리를 이용합니다.    

그러나 실제 산업에서는 약간은 다른 개념으로 알려져 있다고 하는데, 어떤 차이가 있을까요?



1. 단열기술 알아보기


먼저 우리에게 익숙히 알려진 단열에 대해 알아보겠습니다. 

단열기술의 핵심은 외부로의 열손실이나 열의 유입을 적게 하기 위해 

열 저항값이 높은 재료를 사용하여 열의 전도(전달)를 막는 것입니다.



예를들어 아래의 그림과 같이 외부의 높은열이 실내로 전달이 될때 

단열재가 없는 경우 많은 양의 열이 실내로 전달되지만 

단열재가 있는 경우에는 단열재가 구조체에 전달되는 열을 흡수하는 완충제 역할을 하는 것이죠.




열 저항값이 높은 재료일수록 많은 열을 흡수하므로 단열성능이 높아지는 것입니다. 

이러한 이유로 단열재는 재료의 열 저항성을 높여 열 전도율을 낮추기 위해, 

스티로폼, 솜, 면, 다공성 세라믹과 같이 공기층을 포함하는 다공질의 형태의 재료를 두껍게 하여 단열성능을 높이게 됩니다.





그래서 단열기술의 핵심은 열 저항성이 높은 재료를 두껍게 할수록 단열성능이 높아진다는 것으로 정의를 내릴 수 있는데, 

이는 다시 말하면 단열재가 단열성능을 발휘하기 위해서는 일정 두께가 되어야만 한다는 것이죠. 


단열성능을 높이기 위해서는 "열 저항성이 높은 재료를 선택"하거나 또는 "재료를 두껍게" 하는 것이 관건인데.. 

페인트와 같이 두께가 얇은 코팅 재료로는 높은 단열효과를 기대하기는 어렵답니다.




2. 차열기술 알아보기


그렇다면 차열은 무엇일까요?


통상 업계에서는 ‘열을 근본적으로 차단한다” & “열을 흡수하지 않고 반사한다”는 의미로 사용되고 있습니다.

조합하면 “열 반사를 통한 열 흡수의 차단”이라고 볼 수 있지요.


때문에 두꺼울수록, 그리고 열저항계수가 높을 수록 열 차단 성능이 높아지는 단열기술과는 달리

차열성능은 "(복사에너지의)파장 별로 반사율을 높이는 것"이 성능향상의 관건입니다.


그래서 차열페인트는 고 반사 기능성 재료를 배합한 태양열 반사 도료 생각하면 이해가 쉬울 것 같습니다. 




3. 계절 별 적합한 열차단 기술


이러한 열의 차단원리를 이해한다면, 계절 별로 더 효과가 있는 기술이 무엇인지 알 수가 있는데요.



겨울철에는 실내의 난방열이 외부로 손실되지 않도록 보호를 해줘야 하기 때문에 

열의 이동(손실)을 차단하는 단열기술을 잘 활용해야 하며, 

여름철에는 온도 상승에 영향을 미치는 태양 복사열의 흡수를 차단하기 위해 

차열기술을 잘 활용하는 것이 효과적인 에너지관리방법이라 할 수 있겠습니다.


 


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