양자 컴퓨팅은 고급 태양열 차단 창 코팅 개발을 지원

노트르담 대학교(University of Notre Dame)의 두 연구원은 한국의 경희대학교(Kyung Hee University)와 공동으로 양자 컴퓨팅을 활용하여 태양열을 효과적으로 차단하는 새로운 투명 창 코팅을 만들었다. ACS Energy Levels에 발표된 이 돌파구는 노트르담 대학교의 Dorini Family 에너지 연구 교수인 Tengfei Luo와 박사 후 과정 연구원인 Seongmin Kim의 연구이다. 혁신적인 TRC(Transparent Radiative Cooler) 레이어는 실내 온도를 높이지 않는 가시광선만 통과시킬 수 있어 건물 냉방 비용을 최대 30%까지 절감할 수 있다.

국제에너지기구(International Energy Agency)에 따르면 에어컨과 선풍기는 전 세계 건물 에너지 비용의 20%를 차지한다. 이 수치는 전 세계 전력 소비량의 약 10%에 해당한다. Luo와 Kim이 개발한 TRC 레이어는 실내 온도 상승에 기여하는 태양열을 차단하여 이러한 에너지 비용을 크게 줄이는 것을 목표로 한다.

TRC 설계를 위한 최적의 재료와 구성을 식별하기 위해 연구원들은 기계 학습과 양자 컴퓨팅으로 눈을 돌렸다. 양자 컴퓨팅은 아직 초기 단계에 있지만 기존 컴퓨팅의 기능을 능가하여 엄청난 잠재력을 제공한다. 기존의 슈퍼컴퓨터는 1과 0을 사용하여 정보를 이진법으로 처리하므로 계산 능력이 제한된다. 반면, 양자 컴퓨터는 정보를 1, 0 또는 둘의 조합으로 나타낼 수 있어 자연 과학 시뮬레이션 및 핵융합 연구와 같은 분야에서 상당한 이점을 제공한다.

TRC 설계가 효과적으로 작동하려면 열 감소를 극대화하기 위해 재료를 매우 정밀하게 적층해야 했다. 머신 러닝과 결합된 양자 컴퓨팅을 통해 연구원들은 수많은 재료 조합과 구성을 신속하게 테스트하여 가장 효과적인 것을 정확히 찾아낼 수 있었다.

최종 제품은 실리카, 알루미나 및 산화 티타늄으로 구성된 1.2미크론 두께의 층으로, 유리 베이스에 적용되고 콘택트 렌즈에 사용되는 것과 동일한 폴리머로 코팅된다. 이 새로운 조합은 현재 시장에 나와 있는 기존의 열 감소 유리 코팅을 능가했다.

"양자 컴퓨팅 전략은 재료 자체만큼이나 중요하다고 생각한다"고 루오는 노트르담 대학교(University of Notre Dame)의 보도 자료에서 밝혔다. "이 접근 방식을 사용하여 동급 최고의 재료를 찾고, 복사 냉각기를 설계하고, 냉각 효과를 실험적으로 입증할 수 있었습니다."

이 혁신적인 개발은 보다 에너지 효율적인 건물에 대한 약속을 제시하며, 잠재적으로 냉각과 관련된 전 세계 에너지 소비를 줄이고 기후 변화와의 싸움에 상당한 영향을 미칠 수 있다.