인공지능(AI) 데이터센터와 냉각설비의 전력 소모를 줄일 수 있는 성에 방지 소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 냉각장치 효율을 떨어뜨리는 성에 생성을 억제해 에너지 절감에 기여할 것으로 기대된다.

고려대학교는 신소재공학부 서지훈 교수 연구팀이 영하의 저온·고습 환경에서도 열교환기 표면에 성에가 생기는 것을 막는 유무기 복합 코팅 소재를 개발했다고 5일 밝혔다.

냉각장치는 데이터센터를 비롯해 에어컨과 냉장고 등 다양한 냉각 시스템의 핵심 설비다. 그러나 열교환기 표면에 성에가 생기면 냉각 효율이 떨어지고, 이를 제거하는 제상 과정에 전체 전력 사용량의 20% 이상이 소모되는 문제가 있다.

연구팀은 물 분자가 표면에서 형성하는 수화층의 특성에 주목했다. 영하에서도 얼지 않는 물 분자층을 두껍게 형성하도록 실리카 나노입자와 쌍성이온 고분자를 최적의 비율로 결합한 유무기 복합 코팅 소재를 개발해 얼음이 생성되는 물 분자의 비율을 크게 줄였다.

실험 결과 개발한 코팅 소재는 상대습도 80%, 영하 10도의 환경에서도 얼음 생성을 효과적으로 억제했으며, 약 95%의 성에 방지 성능을 보였다.

연구팀은 이번 기술이 AI 데이터센터를 비롯해 냉동·공조 설비와 히트펌프 등 열관리 시스템 전반의 에너지 효율을 높이는 데 활용될 것으로 기대했다.

서지훈 교수는 “소재 표면에 자연적으로 형성되는 수화층의 구조를 제어해 얼음 생성을 억제할 수 있음을 입증했다”며 “다양한 열관리 시스템의 에너지 절감 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구사업과 BK21 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 복합소재 분야 국제학술지 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials’에 게재됐다.