이황 아주대 교수.(사진=한국연구재단)

기온에 따라 창호나 외벽이 스스로 열리고 닫히는 건물을 만들 가능성이 제시됐다.

한국연구재단은 이황 아주대 건축학과 교수 연구팀이 스마트 소재의 4D 프린팅을 통해 기온변화를 느껴 자동으로 움직이는 건축외피 구성품(모듈)을 개발했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 가혹한 사막에서 잎이나 줄기에 있는 숨구멍인 기공을 열고 닫으며 자라는 선인장을 흉내낸 모듈을 선보였다.

소음이나 진동이 발생하고, 설계가 복잡한 전자회로를 이용하는 전자기 모터 같은 기계시스템이 아니라 온도에 따라 형태를 복원하는 형상기억소재를 이용했다는 점에서 의미가 있다.

모듈은 높은 온도에서는 부드럽게 펼쳐져 열과 햇빛을 막고, 쾌적한 온도에서는 자동으로 다시 열려 바람과 빛을 받아들이는 방식으로 실내 환경을 조절한다.

기존에도 기온에 따라 모습이 변하는 스마트 소재를 이용한 적이 있었지만, 다시 원래 모습으로 돌아오는 변형회복력이 낮았다.

연구팀은 최대 6% 이내로 변형력이 낮으면서 복원력이 높은 니켈-티타늄 합금 전선과 복원력은 낮아도 변형이 최대 800%까지 되는 형상기억 고분자를 합쳐 변형률을 20% 수준으로 높이고, 스스로 회복과 변형을 반복하게 했다.

이황 교수는 “움직이는 건물은 개발하기 위한 시도가 몇차례 있었지만 비용이 높거나 운영상 제약이 있었다”며 “이번 연구는 3D 프린팅과 스마트소재라는 방식을 이용해 비교적 싸고 쉬운 방식으로 움직이는 건물을 만들 수 있다는 사실을 증명했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다.

연구 결과는 건축·건설 분야 국제학술지 ‘Journal of Building Engineering’에 지난 8일자로 게재됐다.