Radiative cooling is a process by which spontaneous cooling below ambient temperature is achieved without energy input, even under direct sunlight. Materials and structures that possess such properties are promising solutions to combat the current global energy consumption increase. However, commercial applications of these radiative coolers are hindered by the fact that they must necessarily be white or silvery like a mirror to achieve the best cooling performances. Previous research has been focused on absorbing parts of the visible spectrum and compensating by improving mid-IR emission. In this paper, a novel colored radiative cooler is presented that incorporates a near-IR fluorophore to re-radiate solar energy absorbed in the visible region. The overall structure and chromaticity of the reflected color is optimized and the cooling performance is theoretically calculated. We demonstrate that the structure can achieve below-ambient cooling for a fluorescence conversion ratio greater than 0.5.
복사냉각이란 직사광선 아래에서도 외부 에너지의 유입 없이 자연적으로 주변 온도보다 냉각되는 현상을 일컫는다. 해당 성질을 지니는 구조체는 현재 에너지난 해소에 큰 도움이 될 것이라 예상된다. 다만 최적의 냉각 성능을 위해서는 구조체가 무조건 하얗거나 거울처럼 반짝일 수 밖에 없는데 이는 실용화 과정에서의 걸림돌이 될 수 있다. 이를 해결하기 위해 가시광선 일부를 흡수하는 대신 중적외선 방사를 늘리는 방법이 기존에 여러 번 제시되었다. 본 논문에서는 이와 다른 방향으로 접근하여 근적외선 형광체를 활용해서 흡수된 가시광 에너지를 다시 방출하는 구조를 제시하였다. 최적화된 해당 구조에 대한 냉각 성능을 이론적으로 계산한 결과 0.5 이상의 형광 방사 비율을 가지는 구조에 대하여 주변 온도 이하로 냉각이 가능한 것을 확인하였다.
