국내 연구진이 열과 빛의 유입을 자체적으로 조절할 수 있는 '스마트 윈도우' 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST) 문홍철 생명화학공학과 교수 연구팀은 사용자가 원하는 대로 창호를 통해 들어오는 빛과 열을 조절하고, 빛 공해까지 상쇄하는 차세대 스마트 윈도우 기술 'RECM'을 개발했다고 17일 밝혔다.
RECM은 전기 신호에 따라 광학 특성이 변하는 단일 구조 전기변색 소자를 기반으로, 가시광선과 근적외선 투과율을 능동적으로 조절할 수 있는 차세대 창호 기술이다. 창호를 통한 열 유입은 냉·난방 에너지 낭비의 주요 원인으로 지적되는 만큼, 에너지 효율을 향상시킨 차세대 스마트 하우스의 필수적인 요소다.
연구팀이 개발한 RECM 시스템은 전압 조절에 따라 투명·변색·변색 및 증착 등 세 가지 모드로 작동된다. 투명 모드는 일반 유리처럼 빛과 열을 모두 통과시켜 겨울철 실내 온도 조절에 유리하다. 변색 모드에서는 산화-환원 반응을 통해 프러시안 블루(PB)와 DHV+ 화학종이 형성되며 창이 짙은 파란 색으로 변한다. 이 상태에서는 빛은 흡수되고 열 일부만 투과돼, 프라이버시 확보와 동시에 적절한 실내 온도 조절이 가능하다.
변색 및 증착 모드에선 은 이온이 환원 반응으로 전극 표면에 증착, 빛과 열을 반사하는 동시에 변색 물질이 반사광은 흡수해 외부 보행자 눈부심을 효과적으로 차단할 수 있다.
연구팀이 미니어처 모델 하우스를 활용해 성능을 실험해 본 결과, 일반 유리창 적용시 실내 온도는 45분 만에 58.7℃까지 상승한 반면 RECM 변색 및 증착 모드에서는 31.5℃에 도달하며 절반에 가까운 온도 저감 효과를 보였다.
문 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 연구결과는 'ACS 에너지 레터스'에 지난달 29일자에 게재됐다.
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