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선인장 숨구멍처럼 온도에 따라 알아서 창문 여닫히는 건물 나온다

선인장 숨구멍처럼 온도에 따라 알아서 창문 여닫히는 건물 나온다

유용하 기자
유용하 기자
입력 2021-08-29 13:58
업데이트 2021-08-29 15:20
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기후반응 생체모사 건축 외피 메커니즘
기후반응 생체모사 건축 외피 메커니즘 고온 건조한 사막에서도 생존하는 선인장의 기공개폐에서 착안한 건물 외피 디자인 개념도. 4D프린팅 가능한 형상기억재료를 합성하여 더울 때 닫히고 시원할 때 열리는 자동으로 움직이게 된다.

아주대 이황 부교수
국내 연구진이 온도에 따라 숨구멍을 여닫는 선인장을 흉내내 기온에 따라 창이나 외벽 일부를 스스로 열고 닫을 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

아주대 건축학과 연구팀은 4D 프린팅 기술과 스마트 소재를 활용해 기온변화에 반응해 자동으로 움직이는 건축외피(외장모듈) 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 건축분야 국제학술지 ‘빌딩 공학’에 실렸다.

선인장은 덥고 건조한 사막에서도 살아남는 식물로 잎과 줄기에 있는 구멍인 기공이 다른 식물보다 기온과 습도에 더 민감하게 반응하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 선인장의 기공개폐 방식에 착안해 복원력이 우수한 니켈-티타늄 합금 와이어와 변형이 자유로운 형상기억 고분자를 조합시킨 소재로 4D 프린팅 기술을 적용해 창호와 외벽을 설계했다. 4D 프린팅은 3D 프린팅에 시간차원을 추가해 시간에 따라 변형이 가능한 소재를 프린팅하는 기술로 스마트소재와 기계공학분야에서 주목받고 있다.

기존에도 비슷한 기술이 있었지만 전자회로와 모터와 같은 기계시스템으로 움직이기 때문에 소음과 진동이 발생하고 원래 형태로 돌아가지 않는다는 단점이 있었다. 연구팀이 개발한 외장 모듈은 기온이 일정 정도 이상 올라가면 펼쳐지면서 열과 햇빛을 차단하고 온도가 떨어지면 자동으로 열려 바람과 빛을 받아들여 실내 환경을 조절할 수 있다. 또 기존 장치들처럼 모터가 아닌 기온이나 습도에 따라 스스로 회복과 변형을 반복할 수 있다.

연구팀은 건축 현장에 일반적으로 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요하겠지만 이번 기술을 활용하면 도로 차폐벽이나 태양광 패널 등에 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이황 아주대 건축학과 교수는 “4D 프린팅 기술을 이용해 건축 외장재료를 바꿈으로써 다양한 형태의 움직이는 건축외피를 저비용으로 만드는데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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