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아름다움은 보는 사람의 눈 너머에 있다…
YinMn(이트륨, 인듐, 망간) 블루는 오리건 주립대학교의 화학자 마스 수브라마니안의 연구실에서 전자 응용 특성을 가진 무기 물질에 대한 연구를 통해 개발되었습니다. 1 대학원생이자 전 셰퍼드 컬러 R&D 화학자였던 앤드류 스미스(Andrew Smith)는 그 중 하나가 선명한 파란색을 생성하지만 예상했던 전자적 특성은 나타나지 않는다는 사실을 발견했습니다. 다행히도 이 색은 자체적으로 연구할 가치가 있을 만큼 눈에 띄는 색이었습니다.
OSU가 셰퍼드 컬러와 함께 안료의 상업적 가능성을 연구하기 시작했을 때, 우리는 안료의 색상을 높이 평가했지만 시각적 특성 이상의 것을 목표로 삼았습니다. 건축 제품 시장에서 수십 년간 쌓아온 관계를 통해 우리는 태양의 적외선을 더 많이 반사하는 진한 파란색 음영 색상에 대한 수요가 존재한다는 것을 알았습니다. 근적외선을 반사하면서 스펙트럼의 가시광선 영역에서 선택적으로 흡수하여 깊은 색상을 구현하는 이러한 유형의 안료가 당사의 북극 적외선 반사 안료의 핵심을 형성합니다. 태양의 에너지는 295~2500nm에 이르며, 이 중 우리가 볼 수 있는 파장은 400~700nm에 불과합니다. 그러나 태양 에너지의 약 절반은 700~2500nm의 보이지 않는 근적외선 파장에 있습니다.2 이 전체 범위에서 태양 에너지를 반사하는 안료의 능력을 총 태양 반사율(TSR)이라고 하며, 수치가 높을수록 표면이 더 차가워집니다. 이 기술은 USGBC LEED, 에너지 스타, 캘리포니아 타이틀 24 및 기타 규정, 건축법규 및 리베이트 프로그램의 요구 사항을 충족하는 데 사용됩니다.
반사율 및
색상 속성
아래 그래프에서 두 가지 다른 파란색 안료로 배합된 코팅의 반사율 특성을 확인할 수 있습니다. 가로축은 나노미터 단위의 파장을 나타내고 세로축은 각 안료가 해당 파장에서 반사하는 양을 정량화합니다. 아래 데이터 표는 이러한 마스스톤(100% 청색) 안료 코팅의 색상 값을 제공합니다. YinMn Blue 안료를 사용하면 표준 코발트 블루에 비해 더 어둡고(음의 DL* 값) 더 붉은(양의 Da* 값) 코팅이 생성되며, 청색도(음의 b* 값)는 비슷합니다. 색상 특성 외에도 현재 고내구성 코발트 블루 안료의 문제점은 약 1100~1600nm의 근적외선 흡수 대역이 있다는 것입니다. 이는 코팅에 사용할 때 안료의 TSR을 감소시킵니다. YinMn Blue는 코발트를 포함하지 않기 때문에 일반적인 코발트 흡수 대역이 존재하지 않아 TSR이 더 높습니다.3
| Masstone
PVDF/아크릴 |
L* | a* | b* | DL* | Da* | Db* | DE* | TSR |
| 블루 385 코발트 블루 | 36.3 | 6.3 | -45.4 | - | - | - | - | 26.0 |
| Y인엠엔 블루 | 34.9 | 11.6 | -45.5 | -1.3 | 5.4 | -0.1 | 5.5 | 32.6 |
개선된 점은 맞지만, 핵심은 단순히 TSR이 더 높다는 것만이 아닙니다. 코발트 흡수 밴드가 없는 실제 영향은 다른 색상, 특히 진한 파란색과 차가운 톤의 검은색을 만들기 위해 안료를 혼합하기 시작할 때 더 중요합니다. 
위의 그래프에서 이 문제를 설명할 수 있습니다. 이전 그래프에서와 같이 코발트 블루와 YInMn 블루의 반사율 곡선을 볼 수 있습니다. 또한 내구성이 가장 뛰어난 IR 반사 블랙인 셰퍼드 컬러 아크틱 블랙 10C912를 추가했습니다. IR 블랙이 IR 빛을 가장 많이 반사하기 시작하는 지점이 코발트 블루의 흡수 대역과 일치하는 것을 볼 수 있습니다. 이는 광범위한 파장에 걸쳐 더 높은 수준의 반사율을 유지하는 YinMn 블루와 대조적입니다.
다크 블루스
아래 그래프에서 파란색 안료 50%와 IR 블랙 50%를 혼합한 페인트의 반사율 곡선을 볼 수 있습니다. 그래프 아래의 L*a*b* 색상 값에서 볼 수 있듯이 매우 진한 파란색이 만들어집니다. 두 블렌드 모두 진한 파란색을 만들었지만 YinMn Blue를 기반으로 한 블렌드의 TSR이 훨씬 더 높습니다.4 TSR 차이의 이유는 반사율 곡선에서 확인할 수 있습니다. 코발트 블루를 사용한 블렌드는 1100~1600nm 범위에서 반사율이 더 낮습니다.
| PVDF/아크릴 | L* | a* | b* | TSR |
| 50% BK10C912 & 50% Blue 385 | 25.7 | 0.9 | -4.4 | 15.8 |
| 50% BK10C912 & 50% YInMn Blue | 26.5 | 1.1 | -7.5 | 25.2 |
더 많은 제트 블랙
진한 파란색은 YinMn 블루의 반사율 특성을 활용하는 한 가지 방법이지만, 파란색은 다른 방식으로도 사용할 수 있습니다. 대부분의 IR 블랙은 가시광선과 근적외선 사이의 700nm 영역 전환에서 반사율이 증가하기 때문에 약간 따뜻한(붉은빛이 도는) 톤을 띠게 됩니다. TSR을 최대화하려고 할 때 색상을 더 푸르게 전환하는 것은 표준 안료가 코발트 블루이기 때문에 어렵습니다. IR 블랙이 포함된 코팅에 코발트 블루를 소량만 첨가해도 TSR이 감소합니다. 아래 그래프와 데이터는 IR 블랙 75%와 블루 25%로 페인트를 만들면 100% IR 블랙으로 만든 페인트보다 적색도(a* 값)가 감소하고 청색도(점점 음의 b* 값)가 증가하는 것을 보여줍니다.
| PVDF/아크릴 | L* | a* | b* | DL* | Da* | Db* | DE* | TSR |
| 블랙 10C912 | 24.8 | 1.9 | 0.8 | - | - | - | - | 24.5 |
| 75% BK10C912 & 25% Blue 385 | 25.1 | 1.4 | -1.1 | 0.3 | -0.5 | -1.9 | 2.0 | 18.1 |
| 75% BK10C912 & 25% YInMn Blue | 25.4 | 1.5 | -2.3 | 0.6 | -0.4 | -3.1 | 3.2 | 24.7 |
전체 스펙트럼 솔루션
Y인엠엔 블루는 눈에 보이는 특성뿐만 아니라 눈에 보이지 않는 적외선 특성으로 인해 흥미로운 안료입니다. 이 안료를 사용하면 페인트 및 코팅 제조업체는 코드, 규정 및 리베이트 프로그램의 엄격한 건물 외피 요건을 충족하는 더 시원하고 심미적으로 만족스러운 색상을 제공하여 지속 가능성을 개선할 수 있습니다. 세계 최대 규모의 코팅 회사 대부분이 이러한 유형의 애플리케이션을 테스트하기 위해 YInMn Blue 샘플을 보유하고 있습니다. 자세한 정보는 https://shepherdcolor.wpengine.com/YInMn/ 에서 확인할 수 있습니다.
안료의 아름다움은 색상을 넘어서는 것입니다.
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- 이러한 안료를 설명하는 또 다른 방법은 세라믹 재료라고 할 수 있습니다. 또한 어느 정도는 반도체이기도 합니다. 가장 일반적으로 CICP(복합 무기 색소)라고 합니다.
- 정확한 태양 스펙트럼은 위도, 시간, 계절, 대기 중 미립자 및 구름 덮개에 따라 달라집니다. 대략적인 근사치는 태양 에너지의 절반이 가시광선에, 절반이 근적외선, 그리고 몇 퍼센트가 자외선에 있다는 것입니다. 건축 제품 애플리케이션에서 열 축적을 모델링하기 위한 태양 스펙트럼을 정의하기 위한 추가 연구는 LBNL의 Ronnen Levinson(외)이 작성한 논문에서 확인할 수 있습니다.(출처).
- 총 태양 반사율 값은 크롬 도금 프라이머와 갈바륨 기판 위에 일반적인 사전 도장 금속(코일 코팅) PVDF/아크릴 코팅 시스템에서 수행되었습니다. 코팅은 약 20미크론으로 상당히 얇으며, 기판은 TSR 수치에 영향을 미칩니다. 더 두꺼운(또는 더 높은 색소) 코팅 및/또는 흰색(IR 반사) 기판 위에 코팅하면 더 높은 TSR 판독값을 얻을 수 있습니다. 패널 간의 상대적인 차이는 여전히 비슷합니다. 이 테스트는 안료의 잠재적인 상업적 사용에서의 성능을 나타냅니다.
- 진한 파란색의 색조는 정확히 같지 않으며, Y인엠엔 블루는 약간 더 밝으면서도 더 파랗습니다. 서로 색상을 정확히 일치시키는 복잡함을 더하지 않고 안료를 혼합한 효과를 보여주고 싶었습니다.
