KAIST, 빛 세기 따라 유리창 색 바꾸는 소자 공개

외부 전압으로 능동형 스마트 윈도우 구현…일반 유리보다 27.2℃ 낮아

KAIST가 유리창을 3가지 상태로 변환 시키는 기술을 개발한 연구결과를 17일 공개했다.

이 기술은 '스마트 윈도우'로 명명했다. 최근 주목받는 ‘전기변색 스마트 윈도우’ 기술을 과학적으로 재현했다.

연구는 생명화학공학과 문홍철 교수 연구팀(제1저자·서울시립대 조회정 화학공학과 석사과정)이 주도했다. 

스마트 윈도우 소자를 개발한 연구진. 문홍철 교수(오른쪽)과 조회정 서울시립대 화학공학과 연구생(석사과정)이 나란히 앉아 기념촬영했다.(사진=KAIST)

이 팀은 전기 신호에 따라 외부 전압에 의해 세 가지 상태로 전환이 가능한 RECM((가역 전착 및 전기 변색 거울) 기반의 능동형 스마트 윈도우 소자를 개발했다.

전압 조절을 통해 빛과 열이 모두 투과되는 ‘투명 모드’, 가시광선만 차단되는 ‘변색 모드’, 가시광선과 근적외선을 반사하고 눈부심까지 상쇄시키는 ‘변색 및 증착 모드’로 전환시킬 수 있다.

특히 ‘변색 및 증착 모드’에서는 레독스 반응(산화-환원 반응)을 통해 창이 짙은 파란 색으로 변한다. 이 모드는 반사광을 흡수하기 때문에 외부 보행자 눈부심도 차단 및 실내 온도 조절이 가능하다.

연구팀은 "단일 소자 내에서 빛과 열의 투과율을 모드별로 다르게 조절할 수 있어 계절, 시간대, 사용자 목적에 따라 유연하게 대응할 수 있을 것"으로 내다봤다.

연구팀은 "미니어처 하우스에 RECM 시스템을 적용한 실험에서는, 일반 유리를 사용한 경우보다 최대 27.2℃ 낮은 열 차단 효과를 나타냈다"고 말했다.

미니어처 모델 하우스에서의 스마트 윈도우 온도 저감 성능 검증한 결과물.3가지 모드로 테스트한 온도를 보여준다.(그림=KAIST)

교신저자인 문홍철 교수는 "기존 금속 반사형 스마트 윈도우가 가진 눈부심 문제를 해결하면서, 가시광선 및 근적외선 차단 성능을 동시에 구현할 수 있다"며 "향후 도심 건축 외피, 고속철도 유리창, 스마트 홈 디스플레이 등에 적용될 수 있을 것"으로 기대했다.

연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘에이시에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’ 10권 6호 지에 지난 13일자로 게재됐다.

연구는 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업 (나노커넥트) 및 한국기계연구원 기본사업 지원을 받았다.