23도 넘으면 적외선 차단, 필름형 스마트 윈도우 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국생산기술연구원이 외부 기온 변화에 따라 태양광 적외선의 투과율이 달라지는 스마트 윈도우 제조기술을 개발했다.

생기원 탄소소재응용연구그룹 김대업 박사 연구팀이 개발한 스마트 원도우는 특정 온도에서 가시광선은 투과시키고 적외선은 차단하는 특성을 지닌 열변색 소재 ‘이산화바나듐(VO2)’을 사용해 외부 기온이 일정수준 이상 상승할 경우 적외선을 차단한다.

여름철 23도 이상에서는 적외선을 차단시켜 냉방 효율을 향상시켜주고 겨울철 상온에서는 적외선을 최대한 받아들여 보온 효과를 냄으로써 적정 실내온도 유지에 필요한 에너지 소비를 일반 창호보다 30% 가량 절감할 수 있다.

기존 전기변색 방식의 스마트 윈도우의 경우 구동전력을 공급하기 위한 장치가 필요하지만 기온 변화에 자동 반응하는 소재는 별도의 외부 전원과 전력 구동 회로가 필요 없어 제작비용이 저렴하다. 또한 창호뿐만 아니라 유리창에 덧붙이는 필름 형태의 플렉시블 제품도 생산 가능해 사용자가 쉽고 간편하게 시공할 수 있다.

연구팀은 현재 50㎝ x 50㎝ 크기의 필름 개발을 완료한 상태이며, 향후 1m x 1m 크기의 대면적 필름을 롤투롤(Roll-to-roll) 공정으로 생산할 수 있도록 만들 계획이다.

연구팀은 유리 또는 필름 기판 위에 이산화바나듐 박막을 코팅하는 공정에 세계 최초로 백색광 저온소결 공정을 적용함으로써 적외선 반사효율을 높이고 반사 온도를 23℃ 수준까지 낮출 수 있는 소재를 개발할 수 있었다. 이 공정을 통해 기존 열처리 공정 대비 소결시간을 1만분의 1 수준 이하로 단축시켰고 제조비용도 약 40% 이상 절감해 상용화 가능성을 높였다.

김대업 박사는 "적외선 램프를 활용한 시제품 비교 평가 결과 스마트 윈도우 필름 부착 여부에 따라 실내 온도차가 13℃ 가량 발생했다”고 밝히고, “현재 상품성을 높이기 위해 소비자들이 선호하는 푸른색 계열의 필름 색상 개발에 주력하고 있으며 향후 자동차나 온실, 옥외 디스플레이용 필름까지 응용분야를 확대할 예정”이라고 말했다.

한편 연구팀은 국내 특허 9건과 해외 특허 3건을 출원, 국내 특허 4건을 등록했으며 액정 필름 제조 전문기업인 큐시스에 기술을 이전, 건축 창호용 필름 양산을 준비 중이다.