국내 연구진이 외부 기온에 따라 실내 온도를 조절하는 ‘스마트 윈도우’를 개발했다.
한국생산기술연구원은 13일 “외부 기온 변화에 따라 태양광 적외선의 투과율을 스스로 조절해 쾌적한 실내온도를 유지해줄 수 있는 스마트 윈도우 제조기술을 개발했다”고 밝혔다. 스마트 윈도우란 실내로 들어오는 태양광선을 차단하거나 그 투과율을 제어함으로써 에너지 손실을 줄이고 냉난방 효율을 향상시켜주는 기능성 창호이다.
개발된 스마트 원도우는 특정 온도에서 가시광선은 투과시키지만, 적외선을 차단하는 특성을 지닌 열변색 소재 ‘이산화바나듐(VO2)’을 사용해 외부 기온이 일정수준 이상 상승할 경우 적외선 투과를 자동 제어한다. 연구진은 VO2 소재에 특수공정을 처리해 적외선 반사효율을 향상시키는 데 성공했다.
특히 여름철 고온에서는 적외선을 70%가량 차단해 냉방 효율을 향상시켜주는 반면 겨울철 상온에서는 적외선을 최대한 받아들여 보온 효과를 냄으로써 적정 실내온도 유지에 필요한 에너지 소비를 일반 창호보다 30%가량 절감시켜준다.
생기원 탄소소재응용연구그룹 김대업 박사 연구진이 개발한 스마트 윈도우는 기온 변화에 자동 반응하는 소재 특성상 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.
현재 50㎝x50㎝ 크기의 필름 개발을 완료한 상태이며, 앞으로 1mx1m 크기의 대면적 필름을 저렴하게 양산할 수 있을 것으로 예상된다. 연구진은 국내 특허 9건과 해외 특허 3건을 출원해 국내 특허 4건이 등록됐다. 또한 2019년 12월 액정 필름 제조 전문기업 ㈜큐시스와 기술이전 계약을 체결해 건축 창호용 필름 양산을 준비 중이며, 현재 다른 전문기업 2곳과 추가 기술이전을 협의하고 있다.
김대업 박사는 “시제품 비교 평가 결과 스마트 윈도우 필름 부착 여부에 따라 실내 온도 차가 13도가량 발생했다”며 “앞으로 자동차나 온실, 옥외 디스플레이용 필름까지 응용분야를 확대할 예정”이라고 말했다.