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KAIST 연구진은 열을 능동 차감하고 빛 공해를 줄이는 스마트 윈도우를 개발했다. 사진은 개발 연구진. 왼쪽부터 조회정 제1저자와 문홍철 교수. |
창호를 통한 열 유입이 전 세계 에너지 소비 약 40%를 차지하는 건물 부문에서도 냉·난방 에너지 낭비 주원인으로 지적되는 가운데, 한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 이를 해소할 수 있는 스마트 윈도우 기술을 개발했다. 뿐만 아니라 도심 생활 속 '빛 공해' 문제도 해결할 수 있다.
KAIST는 문홍철 생명화학공학과 교수팀이 이와 같은 차세대 스마트 윈도우 기술 'RECM'을 개발했다고 17일 밝혔다.
RECM은 단일 구조 전기변색 소자(전기 신호에 따라 광학 특성이 변하는 소자)를 기반으로, 가시광선(빛)과 근적외선(열) 투과율을 사용자 의도에 따라 능동 조절할 수 있다.
변색 소재를 함께 적용, 기존 금속 증착 방식 스마트 윈도우에서 문제로 지적된 외부 반사광 눈부심 현상을 억제한다. 건물 외벽에 활용 가능한 '보행자 친화형 스마트 윈도우'다.
세 가지 모드로 작동하는데, 투명 모드는 빛·열을 모두 통과시켜 겨울철 햇빛 실내 유입에 유리하다.
변색 모드에서는 레독스 반응(산화-환원 반응)을 통해 창이 짙은 파란 색으로 변한다. 빛은 흡수되고 열은 일부만 투과돼, 프라이버시 확보와 동시에 적절한 실내 온도 조절이 가능하다.
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RECM 스마트윈도우 모드별 작동 메커니즘 |
변색·증착 모드는 은 이온이 환원 반응으로 전극 표면에 증착, 빛·열을 반사하는 동시에 변색 물질이 반사광을 흡수한다. 외부 보행자 눈부심까지 효과적으로 차단할 수 있다.
미니어처 모델 하우스 활용 실험 결과 일반 유리창 적용시 실내 온도는 45분 만에 58.7도까지 상승한 반면 RECM 변색·증착 모드에서는 31.5도에 도달해 약 27.2도 온도 저감 효과를 보였다.
연구 교신저자인 문홍철 교수는 “이번 연구는 가시광 조절에 국한된 기존 스마트 윈도우 기술에서 더 나아가 능동적 실내 열 제어는 물론 보행자 시야 안전까지 종합 고려한 진정한 스마트 윈도우 플랫폼을 제시한 것”이라며 “도심 건물부터 차량, 기차 등 다양한 응용 가능성이 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구 결과는 'ACS 에너지 레터스'에 13일자 게재됐다. 연구는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업(나노커넥트) 및 한국기계연구원 기본사업 지원을 받아 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
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