과학기술분야에서는 오래전부터 협업과 융합을 통해 새로운 결과물을 탄생시켜왔다.이번에는 생명공학과 의학이 손을 잡고 동물이나 사람이 아닌 "창문"에 혈관을 심었다. 열손실을 줄여 건물내부의 온도를 조절하거나 태양전지의 효률을 높이기 위해서이다. 신선한 아이디어와 높은 실용성이라는 두가지 장점을 겸비했다는 평을 듣고있다.

미국 하버드대학 비스생명공학연구소(WIBIE)는 투명한 실리콘의 일종인 유기체 기반의 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 탄성중합체 스티커를 만들었다.

내부에는 밀리메터 크기의 인공혈관이 내장되여있어 물이 통과하며 온도를 7~9도까지 낮춘다. 미래에는 이런 인공혈관이 내장된 창문이 건물마다에 부착될 전망이다.

미국 하버드대학 비스생명공학연구소(WIBIE)는 인체내 혈관의 기능에 주목했다.혈관은 몸의 온도를 일정하게 유지하는 역할을 담당한다. 날씨가 더울 때는 피의 흐름을 빠르게 해 온도를 낮추며 기온이 떨어지면 혈류를 느리게 해 랭각을 막는 등 외부온도에 맞춰 각기 다른 반응을 보인다.

연구진은 창문에도 혈관 같은 액체통로를 만들면 온도조절이 쉬워질것으로 판단하고 0.1밀리메터 두께의 인공혈관을 1밀리메터 간격의 대각선으로 교차시켜 가로세로 10센치메터 정도의 사각형 면적을 채웠다. 혈관 내부에는 섭씨 21도 정도 되는 상온의 물이 흐르게 했다.

류동량은 분당 0.2리터에서 10밀리리터까지 조절하고 외부의 온도 자극에 어떻게 반응하는지 살폈다. 그러자 외부온도가 섭씨 37~39도에 달하는 상황에서도 분당 2밀리리터의 물을 흐르게 하는것만으로도 인공혈관의 온도는 30도까지 떨어졌다.

인공혈관 창문은 복사, 대류, 확산이라는 열전달 메커니즘을 리용했는데 태양열이 복사현상에 의해 창문에 전달되면 유리를 통해 열이 확산되고 실내 공기에도 복사와 대류 현상이 일어나게 된다.

유리에 실리콘혈관을 붙이면 물이 흐르면서 열의 확산을 막고 더 낮은 온도의 열이 대류하게 된다. 건물 내부와 외부의 온도를 다르게 유지함으로써 에너지 효률을 높이는 효과가 생기는것이다. 겨울에는 반대로 실내기온을 높일수도 있다.

폴리다이메틸실록산(PDMS)을 투명하게 가공해 스티커 모양으로 얇고 넓게 만들었기 때문에 일반 창문에도 붙일수 있으며 투명도가 90%에 달해 바깥의 경치도 별다른 외곡 없이 평소처럼 감상할수 있다. 인공혈관을 흐르는 물에 나노립자를 삽입하면 류동량을 조절함에 따라 노란색, 파란색, 검정색 등으로 창문의 색갈을 바꿀수도 있다.

이번 기술은 태양광 발전에도 적용될 예정이다.

사이언스