KR20230110453A - Luminous radiative cooling device with self luminous materials - Google Patents

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KR20230110453A
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오승주
이상엽
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Abstract

본 발명은 야광 물질을 이용한 야광 복사 냉각 소자에 관한 것으로, 태양광 스펙트럼인 가시광선의 흡수를 최소화하면서 대기의 창의 파장 범위의 장파장 적외선을 흡수 및 방사하여 물질 온도를 냉각하는 복사 냉각 소자에 야광 물질을 활용하여 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 기판 상에 금속 물질이 증착 형성되어 가시광선 영역의 태양광을 반사하는 반사층 및 상기 반사층 상에 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율에 기반하여 상기 폴리머 혼합제와 상기 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물이 코팅되어 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 흡수 및 방사하면서 상기 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 야광 복사 냉각층을 포함할 수 있다. The present invention relates to a luminous radiation cooling element using a luminous material, and relates to a technology for emitting a color corresponding to the luminous material by using a luminous material in a radiation cooling element that cools the material temperature by absorbing and emitting long-wavelength infrared rays in the wavelength range of a window in the atmosphere while minimizing absorption of visible light, which is a solar spectrum. Based on the weight ratio of, the luminous mixture of the polymer mixture and the luminous material is coated to emit a color corresponding to the luminous material while absorbing and emitting long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to a window of the atmosphere. A luminous radiation cooling layer may be included.

Description

야광 물질을 이용한 야광 복사 냉각 소자{LUMINOUS RADIATIVE COOLING DEVICE WITH SELF LUMINOUS MATERIALS}Luminous radiation cooling device using luminous materials {LUMINOUS RADIATIVE COOLING DEVICE WITH SELF LUMINOUS MATERIALS}

본 발명은 야광 물질을 이용한 야광 복사 냉각 소자에 관한 것으로, 태양광 스펙트럼인 가시광선의 흡수를 최소화하면서 대기의 창의 파장 범위의 장파장 적외선을 흡수 및 방사하여 물질 온도를 냉각하는 복사 냉각 소자에 야광 물질을 활용하여 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a luminous radiation cooling element using a luminous material, which absorbs and emits long-wavelength infrared rays in the wavelength range of an atmospheric window while minimizing absorption of visible light, which is a solar spectrum, to cool a material temperature.

수동형 복사 냉각(Radiative Cooling) 소자는 낮 동안 태양 빛에 해당하는 파장(0.3-2.5㎛)를 반사하고 우주 밖으로 빠져나갈 수 있는 복사열(8-13㎛) 에너지를 방사하여 수동적으로 냉각될 수 있다.Passive Radial Cooling Devices can be passively cooled by reflecting wavelengths (0.3-2.5μm) corresponding to sunlight during the day and emitting radiant heat (8-13μm) energy that can escape into space.

수동형 냉각 소자의 효율은 소자 자체의 광특성 측정을 통해서 확인 할 수 있다.The efficiency of the passive cooling element can be confirmed by measuring the optical characteristics of the element itself.

열 방출을 위해서는 장파장 적외선 영역에서의 높은 흡수율 또는 방사율을 가짐에 따라 우주로 열을 잘 내뿜을 수 있어야 한다.In order to emit heat, it must be able to emit heat well into space as it has a high absorptivity or emissivity in the long-wavelength infrared region.

대기의 창 파장 범위에서의 적외선 방사가 실질적인 열방출에 의한 복사냉각을 달성하는데 핵심적인 역할을 수행한다. 파장 범위가 자외선-가시광선-근적외선이 입사하는 태양광(태양으로부터 방사되는)을 100% 반사시키고 대기의 창 구간인 8㎛-13㎛ 영역대의 장파장 적외선을 외부로 100% 방사시킬 수 있다면, 300K의 주변 온도일 때 158W/m2의 냉각성능이 에너지 소모 없이 구현할 수 있다.Infrared radiation in the window wavelength range of the atmosphere plays a key role in achieving radiative cooling by substantial heat dissipation. If the wavelength range reflects 100% of the sunlight (radiated from the sun) in the ultraviolet-visible-near-infrared rays and can radiate 100% of the long-wavelength infrared rays of the 8㎛-13㎛ region, which is the window of the atmosphere, to the outside, a cooling performance of 158W/m 2 at an ambient temperature of 300K can be implemented without energy consumption.

태양광의 95% 반사시키고, 8㎛-13㎛ 영역의 중적외선을 90% 이상 외부로 방사시키면 주변 온도가 300K 일 때 낮에는 (즉, 태양에 의한 광흡수 존재) 100W/m2의 냉각성능을 그리고 태양에 의한 광흡수가 없는 밤에는 120W/m2의 냉각성능을 구현할 수 있다.By reflecting 95% of sunlight and radiating more than 90% of mid-infrared rays in the 8㎛-13㎛ region to the outside, when the ambient temperature is 300K, cooling performance of 100W/m 2 during the day (ie, light absorption by the sun) and cooling performance of 120W/m 2 at night without light absorption by the sun can be implemented.

가시광선 및 장파장 적외선의 흡수율이 매우 중요한 냉각 소자의 특성을 활용하여 소자 자체의 각 파장대에 대한 광특성을 측정함으로써 냉각 효율을 확인할 수 있다.Cooling efficiency can be confirmed by measuring the optical characteristics of each wavelength band of the device itself by utilizing the characteristics of the cooling device, in which the absorptivity of visible light and long-wavelength infrared rays is very important.

현재 제로 에너지(zero energy) 복사 냉각에서 문제점 중 하나는 냉각구조체의 색상이 제한된다는 것이다.One of the problems in the current zero energy radiant cooling is that the color of the cooling structure is limited.

현재의 복사냉각 구조체에서 가시광선을 효과적으로 반사하는 소재는 금속을 사용하고, 대기의 창(sky window) 파장대인 중적외선 방사소재는 투명한 소재를 사용하여 거의 모든 복사 냉각 소자의 색상은 가시광선 반사 소재인 금속 색상을 나타내게 된다.In the current radiation cooling structure, metal is used as a material that effectively reflects visible light, and the material that emits mid-infrared rays, which is the sky window wavelength, uses a transparent material, so that almost all of the radiation cooling elements have a metal color that is a material that reflects visible light.

따라서 자동차, 건축물 등에 사용될 경우 색상이 금속 색상으로 한정되고 있으며 발광성 등의 새로운 기능성을 부여하기 어려워 복사 냉각 소자의 응용에 있어서 단점으로 나타나고 있다.Therefore, when used in automobiles, buildings, etc., the color is limited to the metallic color, and it is difficult to impart new functionality such as luminescence, which is a disadvantage in the application of radiation cooling elements.

한국등록특허 제10-2154072호, "복사냉각에서 색상 구현이 가능한 냉각재 및 이를 이용한 색상 구현 방법"Korean Patent Registration No. 10-2154072, "Coolant capable of realizing color in radiant cooling and color realizing method using the same" 미국등록특허 제10386097호, "SYSTEM AND METHODS FOR RADIATIVE COOLING AND HEATING"US Patent No. 10386097, "SYSTEM AND METHODS FOR RADIATIVE COOLING AND HEATING" 한국공개특허 제10-2019-0061744호, "발광체, 이를 포함하는 발광 필름, 발광다이오드 및 발광장치"Korean Patent Publication No. 10-2019-0061744, "Light emitting body, light emitting film including the same, light emitting diode and light emitting device" 한국등록특허 제10-2036071호, "다층 복사 냉각 구조"Korean Patent Registration No. 10-2036071, "Multi-Layer Radiant Cooling Structure"

본 발명은 대기의 창의 파장 범위의 장파장 적외선을 흡수 및 방사하여 물질 온도를 냉각하는 복사 냉각 소자에 야광 물질을 활용하여 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 야광 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a luminous radiation cooling element that emits a color corresponding to the luminous material by utilizing a luminous material in a radiant cooling element that cools the material temperature by absorbing and emitting long-wavelength infrared rays in the wavelength range of a window in the atmosphere.

본 발명은 가시광선의 흡수율을 최소화하여 야광성을 부여함으로써 기존 금속 색상만 을 가지는 냉각 소자의 기능적 한계를 극복하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to overcome the functional limitations of conventional cooling devices having only metallic colors by imparting luminous properties by minimizing absorption of visible light.

본 발명은 태양빛이 비치는 낮(day time)이나 태양빛이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도(ambient temperature)를 냉각 시키면서도 야광의 심미적 기능을 제공하는 야광 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a luminous radiation cooling device that provides an aesthetic function of luminous light while cooling the ambient temperature without consuming energy even during the daytime when sunlight shines or at night time when sunlight does not shine. It is an object of the present invention to provide.

본 발명은 건축자재, 유리, 자동차 자재, 항공장비, 에너지 절감형 데이터 센터, 웨어러블 센서, 전자기기, 친환경 태양전지 등 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a cooling function without consuming energy by being applied to the outer surface of materials requiring cooling, such as building materials, glass, automobile materials, aviation equipment, energy-saving data centers, wearable sensors, electronic devices, and eco-friendly solar cells.

본 발명은 냉각이 필요한 자동차, 건물, 컨테이너 외벽 등에 활용됨에 따라 물질을 냉각하는데 전원이 필요하지 않은 복사 냉각 소자의 특성에 따라 전원 공급이 원활하지 않은 아프리카 등 해외에서 활용될 수 있는 야광 복사 냉각 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a luminous radiation cooling element that can be used overseas, such as Africa, where power supply is not smooth according to the characteristics of a radiation cooling element that does not require power to cool materials as it is used for cars, buildings, container outer walls, etc. that require cooling.

본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 기판 상에 금속 물질이 증착 형성되어 가시광선 영역의 태양광을 반사하는 반사층 및 상기 반사층 상에 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율에 기반하여 상기 폴리머 혼합제와 상기 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물이 코팅되어 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 흡수 및 방사하면서 상기 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 야광 복사 냉각층을 포함할 수 있다.The luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention may include a reflective layer formed by depositing a metal material on a substrate to reflect sunlight in the visible ray region, and a luminous mixture coated with a mixture of the polymer mixture and the luminous material on the reflective layer based on the weight ratio of the polymer mixture and the luminous material to absorb and emit long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to a window of the atmosphere, while emitting a color corresponding to the luminous material.

상기 야광 혼합물은 상기 폴리머 혼합제의 전체 중량 대비 상기 야광 물질의 중량이 1 중량% 내지 30 중량%의 상기 무게 비율에 기반하여 혼합될 수 있다.The luminous mixture may be mixed based on the weight ratio of 1% by weight to 30% by weight of the luminous material relative to the total weight of the polymer mixture.

상기 야광 복사 냉각층은 상기 무게 비율과 상기 야광 물질에 대응하는 색상에 기반하여 가시광선 흡광도가 결정될 수 있다.Visible light absorbance of the luminous radiation cooling layer may be determined based on the weight ratio and a color corresponding to the luminous material.

상기 야광 복사 냉각층은 475nm 내지 700nm의 파장 범위에서 상기 결정되는 가시광선 흡광도가 10% 이하일 수 있다.The determined visible light absorbance of the luminous radiation cooling layer may be 10% or less in a wavelength range of 475 nm to 700 nm.

상기 야광 복사 냉각층은 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 동일한 경우, 상기 무게 비율에 비례하여 상기 가시광선 흡광도가 증가될 수 있다.When the luminous radiation cooling layer has the same color as the luminous material, the absorbance of visible light may be increased in proportion to the weight ratio.

상기 야광 복사 냉각층은 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우에 대비하여 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 레드 또는 그린인 경우 상기 가시광선 흡광도가 증가될 수 있다.The visible ray absorbance of the luminous radiation cooling layer may be increased when the color corresponding to the luminous material is red or green compared to when the color corresponding to the luminous material is blue.

상기 야광 복사 냉각층은 상기 무게 비율에 비례하여 발광 강도(PL intensity)가 증가될 수 있다.PL intensity of the luminous radiation cooling layer may be increased in proportion to the weight ratio.

상기 야광 복사 냉각층은 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우, 475nm 내지 525nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가지고, 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 그린인 경우, 500nm 내지 550nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가지며, 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 레드인 경우, 630nm 내지 700nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.The luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength range of 475 nm to 525 nm when the color corresponding to the luminous material is blue, and a emission peak value in a wavelength range of 500 nm to 550 nm when the color corresponding to the luminous material is green, and may have an emission peak value in a wavelength range of 630 nm to 700 nm when the color corresponding to the luminous material is red.

상기 야광 복사 냉각층은 상기 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 80% 이상 흡수 및 방사할 수 있다.The luminous radiation cooling layer may absorb and emit 80% or more of long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to the atmospheric window.

상기 폴리머 혼합제는 PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(polymethyl methacrylate) 및 DPHA(dipentaerythritol penta/hexa acrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The polymer mixture may include at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), and dipentaerythritol penta/hexa acrylate (DPHA).

상기 반사층은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(cu), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe) 및 백금(Pt) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 물질이거나 적어도 둘이 결합된 합금 물질 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.The reflective layer may be formed of at least one metal material selected from silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), copper (cu), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), and platinum (Pt), or any one material of an alloy material in which at least two are combined.

상기 기판은 유리(glass), PET(polyethylene terephthalate) 및 ITO(Indium tin oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The substrate may be made of any one of glass, polyethylene terephthalate (PET), and indium tin oxide (ITO).

본 발명은 대기의 창의 파장 범위의 장파장 적외선을 흡수 및 방사하여 물질 온도를 냉각하는 복사 냉각 소자에 야광 물질을 활용하여 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 야광 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.The present invention can provide a luminous radiation cooling element that emits a color corresponding to the luminous material by using a luminous material in a radiant cooling element that cools the material temperature by absorbing and emitting long-wavelength infrared rays in the wavelength range of a window in the atmosphere.

본 발명은 가시광선의 흡수율을 최소화하여 야광성을 부여함으로써 기존 금속 색상만 을 가지는 냉각 소자의 기능적 한계를 극복할 수 있다.The present invention can overcome the functional limitations of conventional cooling elements having only metallic colors by imparting luminous properties by minimizing the absorption of visible light.

본 발명은 태양빛이 비치는 낮(day time)이나 태양빛이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도(ambient temperature)를 냉각 시키면서도 야광의 심미적 기능을 제공하는 야광 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.The present invention can provide a luminous radiation cooling element that provides an aesthetic function of luminous light while cooling the ambient temperature without consuming energy even during the daytime when sunlight shines or at night time when sunlight does not shine.

본 발명은 건축자재, 유리, 자동차 자재, 항공장비, 에너지 절감형 데이터 센터, 웨어러블 센서, 전자기기, 친환경 태양전지 등 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공할 수 있다.The present invention can be applied to the outer surface of materials requiring cooling, such as building materials, glass, automobile materials, aviation equipment, energy-saving data centers, wearable sensors, electronic devices, and eco-friendly solar cells, to provide a cooling function without consuming energy.

본 발명은 냉각이 필요한 자동차, 건물, 컨테이너 외벽 등에 활용됨에 따라 물질을 냉각하는데 전원이 필요하지 않은 복사 냉각 소자의 특성에 따라 전원 공급이 원활하지 않은 아프리카 등 해외에서 활용될 수 있는 야광 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.The present invention can provide a luminous radiation cooling element that can be used overseas, such as Africa, where power supply is not smooth according to the characteristics of a radiation cooling element that does not require power to cool a material as it is used for automobiles, buildings, container outer walls, etc. that require cooling.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자를 설명하는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 가시광선 파장대의 흡수율을 설명하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서의 적외선 흡수율을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 발광 강도를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자에 적용되는 야광 물질의 색 및 무게비율 별 가시광선 흡광도를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 냉각 성능을 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 야광 특성을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram illustrating an absorption rate in a visible ray wavelength range of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a diagram illustrating an infrared absorptance in a wavelength range corresponding to an atmospheric window of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating emission intensity of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating visible light absorbance for each color and weight ratio of a luminous material applied to a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating cooling performance of a luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention.
6A to 8C are diagrams illustrating luminous characteristics of a luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of this document will be described with reference to the accompanying drawings.

실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutes of the embodiments.

하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of various embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in various embodiments, and may vary according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B" or "at least one of A and/or B" may include all possible combinations of the items listed together.

"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify corresponding components regardless of order or importance, and are used to distinguish one component from another component, but do not limit the corresponding components.

어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When a (e.g., first) component is referred to as being "(functionally or communicatively) connected" or "connected" to another (e.g., second) component, the component may be directly connected to the other component, or may be connected through another component (e.g., a third component).

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.In this specification, “configured (or configured to)” may be used interchangeably with “suitable for,” “having the ability to,” “modified to,” “made to,” “capable of,” or “designed to” depending on the situation, for example, hardware or software.

어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some contexts, the expression "device configured to" can mean that the device is "capable of" in conjunction with other devices or components.

예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase “a processor configured (or configured) to perform A, B, and C” may refer to a dedicated processor (e.g., an embedded processor) for performing the corresponding operations, or a general-purpose processor (e.g., CPU or application processor) capable of performing the corresponding operations by executing one or more software programs stored in a memory device.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'.

즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x employs a or b' means any one of the natural inclusive permutations.

이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as '..unit' and '..group' used below refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 구성 요소 및 구조를 예시한다.1 illustrates the components and structure of a luminous radiation cooling element according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자(100)는 기판(110), 반사층(120) 및 야광 복사 냉각층(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a luminous radiation cooling device 100 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 110 , a reflective layer 120 and a luminous radiation cooling layer 130 .

일례로, 야광 복사 냉각 소자(100)는 가시광선을 반사하기 위한 금속 물질로 반사층(120)이 형성되고, 대기의 창(sky window)에 해당하는 파장 범위의 적외선을 흡수 및 방사하기 위한 폴리머 혼합물에 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물로 야광 복사 냉각층(130)이 형성되며, 각 층의 형성 공정은 상온 및 대기압에서 진행될 수 있다.For example, in the luminous radiation cooling element 100, the reflective layer 120 is formed of a metal material for reflecting visible light, and the luminous material is mixed with a polymer mixture for absorbing and emitting infrared rays in a wavelength range corresponding to a sky window.

본 발명의 일실시예에 따르면 반사층(120)은 기판(110) 상에 금속 물질이 증착 형성되어 가시광선 영역의 태양광을 반사한다.According to an embodiment of the present invention, the reflective layer 120 is formed by depositing a metal material on the substrate 110 to reflect sunlight in the visible ray region.

예를 들어, 기판(110)은 유리(glass), PET(polyethylene terephthalate) 및 ITO(Indium tin oxide) 중 어느 하나로 이루어 질 수 있다.For example, the substrate 110 may be made of any one of glass, polyethylene terephthalate (PET), and indium tin oxide (ITO).

일례로, 반사층(120)은 기판(110) 상에 금속 물질을 열 증착하여 가시광선 영역의 태양광을 반사하는 가시광선 반사층으로 형성될 수 있다.For example, the reflective layer 120 may be formed of a visible ray reflective layer that reflects sunlight in the visible ray region by thermally depositing a metal material on the substrate 110 .

예를 들어, 금속 물질은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(cu), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe) 및 백금(Pt) 중 적어도 어느 하나의 금속 물질을 포함한다.For example, the metal material includes at least one of silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), copper (cu), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), and platinum (Pt).

본 발명의 일실시예에 따르면 반사층(120)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(cu), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe) 및 백금(Pt) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 물질이거나 적어도 둘이 결합된 합금 물질 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reflective layer 120 may be formed of at least one metal material selected from silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), copper (cu), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), and platinum (Pt), or any one material of an alloy material in which at least two are combined.

본 발명의 일실시예에 따르면 야광 복사 냉각층(130)은 반사층(120) 상에 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율에 기반하여 폴리머 혼합제와 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물이 코팅되어 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 흡수 및 방사하면서 야광 물질에 대응하는 색상을 발광할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the luminous radiation cooling layer 130 is coated with a luminous mixture in which the polymer mixture and the luminous material are mixed based on the weight ratio of the polymer mixture and the luminous material on the reflective layer 120. While absorbing and emitting long-wavelength infrared rays in the wavelength range corresponding to the atmospheric window, a color corresponding to the luminous material can be emitted.

일례로, 야광 복사 냉각 소자(100)는 야광 복사 냉각층(130)이 폴리머 혼합제에 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물로 형성됨에 따라 가시광선의 흡수를 최소화하면서 태양광이 입사하지 않는 밤 동안에 야광 물질에 대응하는 특정한 색상의 빛을 발광할 수 있다.For example, in the luminous radiation cooling element 100, as the luminous radiation cooling layer 130 is formed of a luminous mixture in which a luminous material is mixed with a polymer mixture, absorption of visible light is minimized and during the night when sunlight is not incident, light of a specific color corresponding to the luminous material can be emitted.

본 발명의 일실시예에 따르면 야광 혼합물은 폴리머 혼합제의 전체 중량 대비 야광 물질의 중량이 1 중량% 내지 30 중량%의 무게 비율에 기반하여 혼합될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the luminous mixture may be mixed based on a weight ratio of 1% to 30% by weight of the luminous material relative to the total weight of the polymer mixture.

즉, 야광 혼합물은 폴리머 혼합제의 중량이 1이라고 할 시, 그에 대한 중량 비율인 1 중량% 내지 30 중량%으로 혼합될 수 있다.That is, when the weight of the polymer mixture is 1, the luminous mixture may be mixed in a weight ratio of 1% to 30% by weight.

예를 들어, 폴리머 혼합제의 중량이 100g라고 하면 야광물질의 중량은 1g 내지 30g일 수 있다.For example, when the weight of the polymer mixture is 100 g, the weight of the luminous material may be 1 g to 30 g.

야광 복사 냉각층(130)은 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율과 야광 물질에 대응하는 색상에 기반하여 가시광선 흡광도가 결정될 수 있다.Visible light absorbance of the luminous radiation cooling layer 130 may be determined based on a weight ratio between the polymer mixture and the luminous material and a color corresponding to the luminous material.

즉, 야광 복사 냉각층(130)은 폴리머 혼합제와 야광 물질 간의 중량 비율과 야광 물질이 발광하는 색상에 따라 가시광선 흡광도가 결정될 수 있다.That is, the visible light absorbance of the luminous radiation cooling layer 130 may be determined according to the weight ratio between the polymer mixture and the luminous material and the color emitted by the luminous material.

본 발명의 일실시예에 따르면 야광 복사 냉각층(130)은 475nm 내지 700nm의 파장 범위에서 폴리머 혼합제와 야광 물질 간의 중량 비율과 야광 물질이 발광하는 색상에 따라 결정되는 가시광선 흡광도가 10% 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the luminous radiation cooling layer 130 has visible light absorbance determined according to the weight ratio between the polymer mixture and the luminous material and the color emitted by the luminous material in the wavelength range of 475 nm to 700 nm. It may be 10% or less.

일례로, 야광 복사 냉각층(130)은 가시광선 흡광도가 10% 이하임에 따라 복사 냉각능을 구현할 수 있다.For example, since the luminous radiation cooling layer 130 has a visible light absorbance of 10% or less, radiation cooling performance may be realized.

예를 들어, 가시광선 흡광도가 10% 이상인 경우, 열의 유입이 기준치를 초과하여 복사 냉각 소자로서 냉각 효과를 제공하기 어려울 수 있다.For example, when the absorbance of visible light is 10% or more, the inflow of heat exceeds a standard value, and thus it may be difficult to provide a cooling effect as a radiant cooling device.

야광 복사 냉각층(130)은 야광 물질에 대응하는 색상이 동일한 경우, 무게 비율에 비례하여 가시광선 흡광도가 증가된다.When the luminous radiation cooling layer 130 has the same color as the luminous material, visible light absorbance increases in proportion to the weight ratio.

즉, 야광 혼합물에서 야광 물질의 비율이 증가될 수 록 가시광선 흡광도가 증가할 수 있다.That is, as the ratio of the luminous material in the luminous mixture increases, the absorbance of visible light may increase.

따라서, 야광 복사 냉각층(130)을 형성하는 야광 혼합물에서 야광 물질의 무게 비율은 가시광선 흡광도 및 발광 강도를 고려하여 결정되어야한다.Therefore, the weight ratio of the luminous material in the luminous mixture forming the luminous radiation cooling layer 130 should be determined in consideration of the absorbance of visible light and the luminous intensity.

본 발명의 일실시예에 따르면 야광 복사 냉각층(130)은 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율에 비례하여 발광 강도가 증가될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the luminous intensity of the luminous radiation cooling layer 130 may increase in proportion to the weight ratio of the polymer mixture and the luminous material.

즉, 야광 혼합물에서 야광 물질의 비율이 증가될 수 록 발광 강도가 증가할 수 있다.That is, as the ratio of the luminous material in the luminous mixture increases, the luminous intensity may increase.

본 발명의 일실시예에 따르면 야광 복사 냉각층(130)은 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 80 % 이상 흡수 및 방사할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the luminous radiation cooling layer 130 may absorb and emit 80% or more of long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to a window in the atmosphere.

따라서, 야광 복사 냉각층(130)은 야광 복사 냉각 소자(100) 하면에 위치하는 물질의 온도를 낮출 수 있다.Accordingly, the luminous radiation cooling layer 130 may lower the temperature of a material located on the lower surface of the luminous radiation cooling element 100 .

본 발명의 일실시예에 따르면 폴리머 혼합제는 PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(polymethyl methacrylate) 및 DPHA(dipentaerythritol penta/hexa acrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the polymer mixture may include at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), polymethyl methacrylate (PMMA), and dipentaerythritol penta/hexa acrylate (DPHA).

예를 들어, 폴리머 혼합제는 경화제 및 주제의 무게 비율이 1 : 10으로 섞인 물질일 수 있다.For example, the polymer mixture may be a material in which a curing agent and a main material are mixed in a weight ratio of 1:10.

본 발명의 일실시예에 따르면 야광 복사 냉각층(130)은 진공 환경을 통해 폴리머 혼합제와 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물의 내부에 들어간 기포를 모두 제거한 뒤, 반사층(120) 상에 스핀코팅을 통해 코팅되어 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the luminous radiation cooling layer 130 removes all air bubbles entering the luminous mixture in which the polymer mixture and the luminous material are mixed through a vacuum environment, and then spin-coating on the reflective layer 120. It can be formed by coating.

예를 들어, 스핀코팅법은 용액을 기반으로 분당회전속도를 조절함으로써 기판(110) 위에 형성되는 박막의 두께를 조절할 수 있는 장치로서 대면적 코팅에 매우 유리한 코팅법이다.For example, the spin coating method is a device capable of controlling the thickness of a thin film formed on the substrate 110 by adjusting the rotation speed per minute based on a solution, and is a coating method that is very advantageous for large-area coating.

본 발명의 일실시예에 다른 야광 복사 냉각 소자(100)는 상온 상압 및 용액 공정의 장점으로 인해 추후 PET와 같은 유연 기판(flexible substrate)에도 효과적으로 접목시킬 수 있다.The luminous radiation cooling device 100 according to one embodiment of the present invention can be effectively grafted to a flexible substrate such as PET later due to the advantages of a room temperature, normal pressure and a solution process.

본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자(100)의 복사 냉각 효율은 가시광선의 반사율과 적외선 장파장대의 흡수 및 방사율에 의해 결정될 수 있다.Radiation cooling efficiency of the luminous radiation cooling device 100 according to an embodiment of the present invention may be determined by reflectance of visible light and absorption and emissivity of long wavelength infrared rays.

일례로, 야광 복사 냉각 소자(100)는 태양광 스펙트럼인 가시광선의 흡수를 최소화하면서도 야광 복사 냉각 소자(100) 아래의 열을 외부로 방사하여 물질 온도를 냉각하면서 야광물질을 활용하여 발광 능력을 보유할 수 있다.For example, the luminous radiation cooling device 100 may retain light emitting capability by using a luminous material while cooling the material temperature by radiating heat under the luminous radiation cooling device 100 to the outside while minimizing absorption of visible light, which is a solar spectrum.

즉, 본 발명은 대기의 창의 파장 범위의 장파장 적외선을 흡수 및 방사하여 물질 온도를 냉각하는 복사 냉각 소자에 야광 물질을 활용하여 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 야광 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.That is, the present invention can provide a luminous radiation cooling element that emits a color corresponding to the luminous material by using a luminous material in a radiant cooling element that cools the material temperature by absorbing and emitting long-wavelength infrared rays in the wavelength range of a window in the atmosphere.

또한, 본 발명은 가시광선의 흡수율을 최소화하여 야광성을 부여함으로써 기존 금속 색상만을 가지는 냉각 소자의 기능적 한계를 극복할 수 있다.In addition, the present invention can overcome the functional limitations of existing cooling elements having only metallic colors by imparting luminous properties by minimizing absorption of visible light.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 가시광선 파장대의 흡수율을 설명하는 도면이다.FIG. 2A is a diagram illustrating an absorption rate in a visible ray wavelength range of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 가시광선 영역의 태양광에 대한 흡수율을 예시한다.FIG. 2A illustrates an absorptivity of sunlight in a visible ray region of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 2a의 그래프(200)를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 가시광선 영역의 파장대에 포함되는 450nm 내지 700nm의 파장대에서 10% 이하의 가시광선 흡수율을 보여준다.Referring to the graph 200 of FIG. 2A , the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention shows a visible light absorption rate of 10% or less in a wavelength range of 450 nm to 700 nm included in the visible light range.

즉, 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층은 가시광선 흡광도가 10% 이하임에 따라 복사 냉각능을 구현할 수 있다.That is, since the luminous radiation cooling layer of the luminous radiation cooling element has a visible ray absorbance of 10% or less, radiative cooling performance may be realized.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서의 적외선 흡수율을 설명하는 도면이다.FIG. 2B is a diagram illustrating an infrared absorptance in a wavelength range corresponding to an atmospheric window of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서의 적외선 흡수율을 예시한다.FIG. 2B illustrates an infrared absorptance in a wavelength range corresponding to an atmospheric window of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 2b의 그래프(210)를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 8㎛ 내지 13㎛에서 80% 이상의 높은 흡수율을 나타낸다.Referring to the graph 210 of FIG. 2B , the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention exhibits a high absorption rate of 80% or more in the wavelength range of 8 μm to 13 μm corresponding to the window of the atmosphere.

즉, 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층은 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 80 % 이상 흡수 및 방사할 수 있다.That is, the luminous radiation cooling layer of the luminous radiation cooling element can absorb and emit 80% or more of long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to a window in the atmosphere.

그래프(200) 및 그래프(210)에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 가시광선 영역의 태양광을 10% 이하로 흡수하면서, 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 80% 이상 흡수 및 방사함에 따라 복사 냉각 소자로서 효율성이 우수할 수 있다.According to graphs 200 and 210, the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention absorbs less than 10% of solar light in the visible ray region and absorbs and emits more than 80% of long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to a window in the atmosphere. As a result, efficiency as a radiation cooling device can be excellent.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 발광 강도를 설명하는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating emission intensity of a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자에 포함되는 야광 물질의 무게 비율에 따른 발광 강도를 예시한다.3 illustrates light emission intensity according to a weight ratio of a luminous material included in a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 그래프(300)는 1 중량% 내지 30 중량%의 무게 비율에 따른 야광 복사 냉각 소자의 발광 강도(PL intensity)를 나타낸다.Referring to FIG. 3 , a graph 300 shows PL intensity of a luminous radiation cooling device according to a weight ratio of 1 wt % to 30 wt %.

그래프(300)는 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층을 형성하는 야광 혼합물에서 야광 물질의 중량 비율이 증가할 수 록 발광 강도가 증가되는 특성을 나타낸다.Graph 300 shows the characteristic that the luminous intensity increases as the weight ratio of the luminous material in the luminous mixture forming the luminous radiation cooling layer of the luminous radiation cooling element increases.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 가시광선 영역의 파장대에 포함되는 450nm 내지 700nm의 파장대에서 높은 발광 강도를 제공할 수 있으며, 발광 강도는 야광 혼합물에 포함되는 야광 물질의 중량이 증가할 수 록 증가될 수 있다.That is, the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention can provide high luminous intensity in the wavelength range of 450 nm to 700 nm included in the wavelength range of the visible ray region, and the luminous intensity is included in the luminous mixture. It can increase as the weight of the luminous material increases.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자에 적용되는 야광 물질의 색 및 무게비율 별 가시광선 흡광도를 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating visible light absorbance for each color and weight ratio of a luminous material applied to a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 그래프(400)의 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡광도를 나타낸다.Referring to FIG. 4 , the horizontal axis of the graph 400 represents wavelength and the vertical axis represents absorbance.

그래프(400)를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층에 야광 물질이 블루에 대응하는 색상을 나타내고, 무게 비율이 10 중량% 내지 30 중량%인 경우, 야광 물질이 레드에 대응하는 색상을 나타내고, 무게 비율이 5 중량%인 경우 및 야광 물질이 그린에 대응하는 색상을 나타내고, 무게 비율이 3 중량%인 경우를 예시한다.Referring to the graph 400, when the luminous material exhibits a color corresponding to blue in the luminous radiation cooling layer of the luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention, and the weight ratio is 10% to 30% by weight, the luminous material shows a color corresponding to red, and the case where the weight ratio is 5% by weight and the case where the luminous material exhibits a color corresponding to green and the weight ratio is 3% by weight are exemplified.

그래프(400)를 참고하면, 야광 복사 냉각층은 475nm 내지 700nm의 파장 범위에서 상기 결정되는 가시광선 흡광도가 10% 이하이고, 야광 물질에 대응하는 색상이 동일한 경우, 무게 비율에 비례하여 가시광선 흡광도가 증가되는 것을 확인할 수 있다.Referring to graph 400, when the determined visible ray absorbance of the luminous radiation cooling layer is 10% or less in the wavelength range of 475 nm to 700 nm and the color corresponding to the luminous material is the same, the visible ray absorbance increases in proportion to the weight ratio.

또한, 야광 복사 냉각층은 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우에 대비하여 야광 물질에 대응하는 색상이 레드 또는 그린인 경우 가시광선 흡광도가 증가되는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the visible ray absorbance of the luminous radiation cooling layer increases when the color corresponding to the luminous material is red or green, in contrast to the case where the color corresponding to the luminous material is blue.

즉, 야광 복사 냉각층은 가시광선 흡광도가 10% 이하임에 따라 복사 냉각능을 구현할 수 있다.That is, since the luminous radiation cooling layer has a visible light absorbance of 10% or less, radiation cooling performance may be realized.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 냉각 성능을 설명하는 도면이다.5 is a diagram illustrating cooling performance of a luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층이 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율이 10 중량%이고, 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우에 복사 냉각 성능 실험 결과를 예시한다.5 is a radiant cooling performance test result when the luminous radiation cooling layer of the luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention has a polymer mixture and a luminous material in a weight ratio of 10% by weight, and the color corresponding to the luminous material is blue.

도 5를 참고하면, 그래프(500)의 가로축은 시간의 변화를 나타내고, 세로축은 온도의 변화를 나타낸다.Referring to FIG. 5 , the horizontal axis of the graph 500 represents a change in time, and the vertical axis represents a change in temperature.

다시 말해, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층이 폴리머 혼합제 무게 대비 10 중량 %의 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물을 이용하여 형성된 경우, 낮 시간대의 가시광선의 흡수율이 10%를 넘지 않고, 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 장파장 적외선의 흡수율이 80% 이상임에 따라 낮 시간대에서는 실온(ambient) 대비 최대 6 ℃의 냉각 성능을 나타내고, 밤 시간대에는 실온 대비 최대 1.2℃의 냉각 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다.In other words, when the luminous radiation cooling layer of the luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention is formed using a luminous mixture in which 10% by weight of the luminous material is mixed with respect to the weight of the polymer mixture, the absorption rate of visible light during the daytime does not exceed 10%, and the absorption rate of long-wavelength infrared rays corresponding to the wavelength range of the atmospheric window is 80% or more, thereby exhibiting cooling performance of up to 6 ° C. It can be confirmed that the cooling performance of 2 ° C is shown.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자는 낮 시간대와 밤 시간대 모두에서 우수한 복사 냉각 성능을 나타낼 수 있다.That is, the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention may exhibit excellent radiation cooling performance in both daytime and nighttime hours.

따라서, 본 발명은 태양빛이 비치는 낮(day time)이나 태양빛이 비치지 않는 밤(night time)에도 에너지 소모없이 주변 온도(ambient temperature)를 냉각 시키면서도 야광의 심미적 기능을 제공하는 야광 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention provides a luminous radiation cooling device that provides an aesthetic function of luminous light while cooling the ambient temperature without consuming energy even during the daytime when sunlight shines or at night time when sunlight does not shine. It can be provided.

또한, 본 발명은 건축자재, 유리, 자동차 자재, 항공장비, 에너지 절감형 데이터 센터, 웨어러블 센서, 전자기기, 친환경 태양전지 등 냉각이 필요한 물질의 외부 표면에 적용되어 에너지 소모 없이 냉각 기능을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can be applied to the outer surface of materials requiring cooling, such as building materials, glass, automobile materials, aviation equipment, energy-saving data centers, wearable sensors, electronic devices, and eco-friendly solar cells, to provide a cooling function without consuming energy.

도 6a 내지 도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자의 야광 특성을 설명하는 도면이다.6A to 8C are diagrams illustrating luminous characteristics of a luminous radiation cooling element according to an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 스펙트럼(spectrum), 야광색 색좌표계 및 야광 물질의 무게비율에 따른 발광 강도 변화를 예시한다.6A to 6C illustrate changes in luminous intensity according to a luminous color spectrum, a luminous color coordinate system, and a weight ratio of luminous materials when the luminous radiation cooling device emits light in a blue region according to an embodiment of the present invention.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 스펙트럼(spectrum)을 예시한다.6A illustrates a luminous color spectrum when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a blue region.

도 6a를 참고하면, 그래프(600)는 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 발광하는 경우, 가로축에서 파장의 변화를 나타내고, 세로축에서 발광 강도의 변화를 나타낸다.Referring to FIG. 6A , in a graph 600 when a luminous radiation cooling device emits light in a blue region, a horizontal axis represents a change in wavelength and a vertical axis represents a change in emission intensity.

그래프(600)를 참고하면, 야광 복사 냉각층은 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우, 475nm 내지 525nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.Referring to the graph 600 , when the color corresponding to the luminous material is blue, the luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength range of 475 nm to 525 nm.

즉, 야광 복사 냉각층은 사람이 눈으로 잘 식별할 수 있는 가시광선의 파장 영역에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.That is, the luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength region of visible light that can be easily discerned by the human eye.

도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 색좌표계를 나타낸다.6B shows a luminous color color coordinate system when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a blue region.

도 6b를 참고하면, 그래프(610)는 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 발광하는 경우, 색 좌표계를 나타내는데, 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 잘 발광하고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6B , a graph 610 shows a color coordinate system when the luminous radiation cooling element emits light in a blue region, and it can be confirmed that the luminous radiation cooling element emits light in a blue region well.

도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 블루 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광 물질의 무게비율에 따른 발광 강도 변화를 예시한다.6C illustrates a change in emission intensity according to a weight ratio of a luminous material when a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a blue region.

도 6c를 참고하면, 이미지(620)는 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층을 형성하는 야광 혼합물에서 야광 물질의 무게 비율이 증가됨에 따른 야광색 변화를 예시한다.Referring to FIG. 6C , an image 620 illustrates a luminous color change according to an increase in the weight ratio of a luminous material in a luminous mixture forming a luminous radiation cooling layer of a luminous radiation cooling element.

이미지(620)는 야광 물질의 무게 비율이 증가됨에 따른 야광색의 발광 강도가 증가됨을 나타내고 있다.The image 620 shows that the luminous intensity of the luminous color increases as the weight ratio of the luminous material increases.

즉, 야광 복사 냉각층은 폴리머 혼합제와 야광 물질 간의 무게 비율이 증가될 수록, 발광 강도 및 야광색을 나타내는 정도가 증가됨을 나타내고 있다.That is, in the luminous radiation cooling layer, as the weight ratio between the polymer mixture and the luminous material increases, the degree of luminous intensity and luminous color increases.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 스펙트럼(spectrum), 야광색 색좌표계 및 야광 물질의 무게비율에 따른 발광 강도 변화를 예시한다.7A to 7C illustrate changes in luminous intensity according to a luminous color spectrum, a luminous color coordinate system, and a weight ratio of luminous materials when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a green area.

도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 스펙트럼(spectrum)을 예시한다.7A illustrates a luminous color spectrum when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a green area.

도 7a를 참고하면, 그래프(600)는 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우, 가로축에서 파장의 변화를 나타내고, 세로축에서 발광 강도의 변화를 나타낸다.Referring to FIG. 7A , in a graph 600 when a luminous radiation cooling device emits light in a green area, a horizontal axis represents a change in wavelength and a vertical axis represents a change in emission intensity.

그래프(700)를 참고하면, 야광 복사 냉각층은 야광 물질에 대응하는 색상이 그린인 경우, 500nm 내지 550nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.Referring to the graph 700 , when the color corresponding to the luminous material is green, the luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength range of 500 nm to 550 nm.

즉, 야광 복사 냉각층은 사람이 눈으로 잘 식별할 수 있는 가시광선의 파장 영역에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.That is, the luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength region of visible light that can be easily discerned by the human eye.

도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 색좌표계를 나타낸다.7B shows a luminous color color coordinate system when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a green area.

도 7b를 참고하면, 그래프(710)는 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우, 색 좌표계를 나타내는데, 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 잘 발광하고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7B , a graph 710 shows a color coordinate system when the luminous radiation cooling element emits light in a green area, and it can be confirmed that the luminous radiation cooling element emits light in a green area well.

도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광 물질의 무게비율에 따른 발광 강도 변화를 예시한다.7C illustrates a change in emission intensity according to a weight ratio of a luminous material when a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a green area.

도 7c를 참고하면, 이미지(720)는 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층을 형성하는 야광 혼합물에서 야광 물질의 무게 비율이 증가됨에 따른 야광색 변화를 예시한다.Referring to FIG. 7C , an image 720 illustrates a change in luminous color according to an increase in the weight ratio of a luminous material in a luminous mixture forming a luminous radiation cooling layer of a luminous radiation cooling element.

이미지(720)는 야광 물질의 무게 비율이 증가됨에 따른 야광색의 발광 강도가 증가됨을 나타내고 있다.The image 720 shows that the luminous intensity of the luminous color increases as the weight ratio of the luminous material increases.

즉, 야광 복사 냉각층은 폴리머 혼합제와 야광 물질 간의 무게 비율이 증가될 수록, 발광 강도 및 야광색을 나타내는 정도가 증가됨을 나타내고 있다.That is, in the luminous radiation cooling layer, as the weight ratio between the polymer mixture and the luminous material increases, the degree of luminous intensity and luminous color increases.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 레드 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 스펙트럼(spectrum), 야광색 색좌표계 및 야광 물질의 무게비율에 따른 발광 강도 변화를 예시한다.8A to 8C illustrate changes in luminous intensity according to a luminous color spectrum, a luminous color coordinate system, and a weight ratio of luminous materials when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a red region.

도 8a는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 레드 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 스펙트럼(spectrum)을 예시한다.8A illustrates a luminous color spectrum when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a red region.

도 8a를 참고하면, 그래프(600)는 야광 복사 냉각 소자가 레드 영역의 빛을 발광하는 경우, 가로축에서 파장의 변화를 나타내고, 세로축에서 발광 강도의 변화를 나타낸다.Referring to FIG. 8A , in a graph 600 when a luminous radiation cooling device emits light in a red region, a horizontal axis represents a change in wavelength and a vertical axis represents a change in emission intensity.

그래프(800)를 참고하면, 야광 복사 냉각층은 야광 물질에 대응하는 색상이 레드인 경우, 630nm 내지 700nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.Referring to the graph 800, when the color corresponding to the luminous material is red, the luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength range of 630 nm to 700 nm.

즉, 야광 복사 냉각층은 사람이 눈으로 잘 식별할 수 있는 가시광선의 파장 영역에서 발광 피크 값을 가질 수 있다.That is, the luminous radiation cooling layer may have an emission peak value in a wavelength region of visible light that can be easily discerned by the human eye.

도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 레드 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광색 색좌표계를 나타낸다.8B shows a luminous color color coordinate system when the luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a red region.

도 8b를 참고하면, 그래프(810)는 야광 복사 냉각 소자가 레드 영역의 빛을 발광하는 경우, 색 좌표계를 나타내는데, 야광 복사 냉각 소자가 레드 영역의 빛을 잘 발광하고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8B , a graph 810 shows a color coordinate system when the luminous radiation cooling element emits light in a red region, and it can be confirmed that the luminous radiation cooling element emits light in a red region well.

도 8c는 본 발명의 일실시예에 따른 야광 복사 냉각 소자가 그린 영역의 빛을 발광하는 경우에 야광 물질의 무게비율에 따른 발광 강도 변화를 예시한다.8C illustrates a change in emission intensity according to a weight ratio of a luminous material when a luminous radiation cooling device according to an embodiment of the present invention emits light in a green area.

도 7c를 참고하면, 이미지(820)는 야광 복사 냉각 소자의 야광 복사 냉각층을 형성하는 야광 혼합물에서 야광 물질의 무게 비율이 증가됨에 따른 야광색 변화를 예시한다.Referring to FIG. 7C , an image 820 illustrates a luminous color change as the weight ratio of a luminous material in a luminous mixture forming a luminous radiation cooling layer of a luminous radiation cooling element increases.

이미지(820)는 야광 물질의 무게 비율이 증가됨에 따른 야광색의 발광 강도가 증가됨을 나타내고 있다.The image 820 shows that the luminous intensity of the luminous color increases as the weight ratio of the luminous material increases.

즉, 야광 복사 냉각층은 폴리머 혼합제와 야광 물질 간의 무게 비율이 증가될 수록, 발광 강도 및 야광색을 나타내는 정도가 증가됨을 나타내고 있다.That is, in the luminous radiation cooling layer, as the weight ratio between the polymer mixture and the luminous material increases, the degree of luminous intensity and luminous color increases.

따라서, 본 발명은 냉각이 필요한 자동차, 건물, 컨테이너 외벽 등에 활용됨에 따라 물질을 냉각하는데 전원이 필요하지 않은 복사 냉각 소자의 특성에 따라 전원 공급이 원활하지 않은 아프리카 등 해외에서 활용될 수 있는 야광 복사 냉각 소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a luminous radiation cooling element that can be used overseas, such as in Africa, where power supply is not smooth according to the characteristics of a radiation cooling element that does not require power to cool a material as it is used for automobiles, buildings, container outer walls, etc. that require cooling.

상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.In the above-described specific embodiments, components included in the invention are expressed in singular or plural numbers according to the specific embodiments presented.

그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.However, the singular or plural expressions are selected appropriately for the presented situation for convenience of description, and the above-described embodiments are not limited to singular or plural components, and even components expressed in plural numbers may be composed of a singular number, or even components expressed in a singular number may be composed of a plurality.

한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.Meanwhile, in the description of the invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the technical idea contained in the various embodiments.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, but should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.

100: 야광 복사 냉각 소자 110: 기판
120: 반사층 130: 야광 복사 냉각층 100: luminous radiation cooling element 110: substrate
120: reflective layer 130: luminous radiation cooling layer

Claims (6)

기판 상에 금속 물질이 증착 형성되어 가시광선 영역의 태양광을 반사하는 반사층; 및
상기 반사층 상에 폴리머 혼합제와 야광 물질의 무게 비율에 기반하여 상기 폴리머 혼합제와 상기 야광 물질이 혼합된 야광 혼합물이 코팅되어 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 흡수 및 방사하면서 상기 야광 물질에 대응하는 색상을 발광하는 야광 복사 냉각층을 포함하고,
상기 야광 복사 냉각층은 상기 야광 혼합물이 상기 폴리머 혼합제의 전체 중량 대비 상기 야광 물질의 중량이 3 중량% 내지 30 중량%의 상기 무게 비율로 혼합됨에 따라 상기 무게 비율과 상기 야광 물질에 대응하는 색상의 발광 강도에 기반하여 475nm 내지 700nm의 파장 범위에서 가시광선 흡광도가 열의 유입 기준치인 10% 이하로 결정되고, 상기 대기의 창에 해당하는 파장 범위에서 장파장 적외선을 80% 이상 흡수 및 방사하며, 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우에 대비하여 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 레드 또는 그린인 경우 상기 가시광선 흡광도가 증가되고, 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 블루인 경우, 상기 야광 물질의 중량이 10 중량% 내지 30 중량%의 상기 무게 비율로 혼합되고, 475nm 내지 525nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가지고, 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 그린인 경우, 상기 야광 물질의 중량이 3 중량%의 상기 무게 비율로 혼합되고, 500nm 내지 550nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가지며, 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 레드인 경우, 상기 야광 물질의 중량이 5 중량%의 상기 무게 비율로 혼합되고, 630nm 내지 700nm의 파장 범위에서 발광 피크 값을 가지고, 상기 가시광선 흡광도가 10%를 넘지 않고, 대기의 창의 파장 범위에 해당하는 상기 장파장 적외선의 흡수율이 80% 이상임에 따라 낮 시간대에서는 실온(ambient) 대비 최대 6 ℃의 냉각 성능을 나타내고, 밤 시간대에는 실온 대비 최대 1.2℃의 냉각 성능을 나타내는 것을 특징으로 하는
야광 복사 냉각 소자.a reflective layer formed by depositing a metal material on the substrate to reflect sunlight in a visible ray region; and
A luminous mixture in which the polymer mixture and the luminous material are mixed is coated on the reflective layer based on the weight ratio of the polymer mixture and the luminous material to absorb and emit long-wavelength infrared rays in a wavelength range corresponding to a window of the atmosphere, And a luminous radiation cooling layer that emits a color corresponding to the luminous material,
As the luminous mixture is mixed in a weight ratio of 3 to 30% by weight of the luminous material relative to the total weight of the polymer mixture, the absorbance of visible light in the wavelength range of 475 nm to 700 nm is determined to be 10% or less, the reference value for heat inflow, based on the weight ratio and the emission intensity of the color corresponding to the luminous material, and absorbs and emits more than 80% of long-wavelength infrared rays in the wavelength range corresponding to the atmospheric window. In contrast to the case where the color corresponding to the luminous material is blue, the visible light absorbance is increased when the color corresponding to the luminous material is red or green, and when the color corresponding to the luminous material is blue, the weight of the luminous material is mixed in the weight ratio of 10% to 30% by weight, has an emission peak value in the wavelength range of 475 nm to 525 nm, and when the color corresponding to the luminous material is green, the weight of the luminous material When the weight ratio of the luminous material is 5% by weight, the weight ratio of the luminous material is 5% by weight, the light emitting peak value is mixed at a wavelength range of 630 nm to 700 nm, the visible ray absorbance does not exceed 10%, and the absorption rate of the long-wavelength infrared rays corresponding to the wavelength range of the atmospheric window is 80 Characterized in that it exhibits a cooling performance of up to 6 ℃ compared to room temperature (ambient) during the daytime according to % or more, and a cooling performance of up to 1.2 ℃ compared to room temperature during the night time period
Luminous radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 야광 복사 냉각층은 상기 야광 물질에 대응하는 색상이 동일한 경우, 상기 무게 비율에 비례하여 상기 가시광선 흡광도가 증가되는 것을 특징으로 하는
야광 복사 냉각 소자.According to claim 1,
The luminous radiation cooling layer is characterized in that the visible light absorbance is increased in proportion to the weight ratio when the color corresponding to the luminous material is the same
Luminous radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 야광 복사 냉각층은 상기 무게 비율에 비례하여 발광 강도(PL intensity)가 증가되는 것을 특징으로 하는
야광 복사 냉각 소자.According to claim 1,
The luminous radiation cooling layer is characterized in that the luminous intensity (PL intensity) is increased in proportion to the weight ratio
Luminous radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 폴리머 혼합제는 PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(polymethyl methacrylate) 및 DPHA(dipentaerythritol penta/hexa acrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
야광 복사 냉각 소자.According to claim 1,
Characterized in that the polymer mixture includes at least one of PDMS (polydimethylsiloxane), PMMA (polymethyl methacrylate) and DPHA (dipentaerythritol penta / hexa acrylate)
Luminous radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 반사층은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(cu), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe) 및 백금(Pt) 중 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 물질이거나 적어도 둘이 결합된 합금 물질 중 어느 하나의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는
야광 복사 냉각 소자.According to claim 1,
The reflective layer is made of at least one metal material selected from silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), copper (cu), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe) and platinum (Pt), or an alloy material in which at least two are combined.
Luminous radiant cooling element. 제1항에 있어서,
상기 기판은 유리(glass), PET(polyethylene terephthalate) 및 ITO(Indium tin oxide) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는
야광 복사 냉각 소자.According to claim 1,
Characterized in that the substrate is made of any one of glass, polyethylene terephthalate (PET) and indium tin oxide (ITO)
Luminous radiant cooling element.
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