Study on fabric composite with enhanced thermal emissivity for radiative cooling

Abstract

Research on daytime radiative cooling is one of the promising research fields related to energy saving. Radiative cooling is being studied for many applications, including solar cells, buildings, air conditioner and automobiles. Then one of the recent research trends is to apply it to clothing. Applying the principle of radiative cooling to clothing makes it possible to lower body temperature in individual units without any energy consumption. Due to these advantages, the research is being actively conducted to apply radiative cooling to fabrics. However, these studies suggest methods that are difficult to apply directly to industries, such as not using materials used in the clothing industry or applying methods that deviate from the clothing manufacturing method. In this study, to apply radiative cooling to clothing, a fabric composite was manufactured by intercalating silicon dioxide into filaments of fabric, and PET was selected as a material used in clothing industry so that it could be easily applied to the actual industry. In addition, fibers were prepared by melt spinning used in the industry. Then the fabric composite was fabricated through a nonwoven fabric method. It was confirmed that the IR emissivity was about 20% or more higher than that of PET fabric. Also, it was confirmed that the higher the ratio of inserted silicon dioxide, the higher the IR emissivity. Eventually, this study can be applied to the actual industry because the materials and methods used in the clothing industry were used. Then it is expected to serve as the basis for research on radiative cooling in the clothing industry. |복사냉각에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있는 연구 분야 중 하나이다. 복사냉각은 많은 어플리케이션에 적용하기 위해 연구되고 있는데 이는 솔라셀, 빌딩, 에어컨, 자동차 등을 포함한다. 그리고 최근의 연구 트렌드 중 하나는 의류에 적용하는 것이다. 의류에 복사냉각 원리를 적용하면, 어떠한 에너지 소모 없이 개개인의 단위로 체온을 낮출 수 있게 된다. 이러한 장점 때문에 직물에 복사냉각을 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러 한 연구들의 경우 기존의 의류 산업에서 사용하는 재료들을 이용하지 않거나, 기존의 제조 방식에서 벗어난 방법들을 적용하는 등 실제 산업에 바로 적용하 기 어려운 방법들을 제시한다. 본 연구에서는 의류에 복사냉각을 적용하기 위 해 이산화 규소를 직물의 원사에 삽입하는 방식으로 메타물질 직물을 제조하 였으며 동시에 실제 산업에도 쉽게 적용할 수 있도록 기존 의류에 사용하는 재료로써 PET를 택하였다. 그리고 기존 산업에 사용되는 용융방사 방식으로 원사를 제조하였다. 이렇게 만들어진 메타물질 원사는 부직포 방식을 통해 직 조되었으며, 기존의 PET 직물과 비교하였을 때 IR영역에서 약 20%이상 높은 방사율을 가지는 것을 확인하였다. 또한 삽입한 이산화 규소의 비율이 높아질 수록 방사율이 높아지는 것을 확인하였다. 결과적으로 30wt%의 이산화규소를 삽입하였을 때 방사율이 가장 높기 때문에 복사냉각 효과도 가장 잘 낼 것으 로 기대 된다. 본 연구는 기존 의류 산업에서 사용하는 재료와 방법들을 이용 했기 때문에 실제 산업에도 바로 적용이 가능할 것으로 기대 된다.