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실내 온도 조절하는 '스마트 윈도우' 생산비 40% 낮췄다

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실내 온도 조절하는 '스마트 윈도우' 생산비 40% 낮췄다

2020.05.13 15:33
김대업 한국생산기술연구원 탄소소재응용연구그룹 수석연구원 연구팀이 외부 온도 변화에 따라 태양광 적외선 투과율을 스스로 조절해 실내온도를 유지해줄 수 있는 스마트 윈도우 제조기술을 개발했다. 한국생산기술연구원 제공
김대업 한국생산기술연구원 탄소소재응용연구그룹 수석연구원 연구팀은 외부 온도 변화에 따라 태양광 적외선 투과율을 스스로 조절해 실내온도를 유지해줄 수 있는 스마트 윈도우 제조기술을 개발했다. 한국생산기술연구원 제공

외부 온도 변화에 따라 열 투과를 조절하며 실내 온도를 유지시켜주는 ‘스마트 윈도우’를 좀더 값싸게 생산하는 새 공정이 개발됐다. 에너지 소비를 30% 줄여주면서도 기존 공정보다 생산비용을 40%가량 낮출 수 있어 상용화 가능성이 높다는 평가다.

 

김대업 한국생산기술연구원은 탄소소재응용연구그룹 수석연구원 연구팀은 바깥 온도 변화에 따라 창문의 태양광 적외선 투과율을 스스로 조절해 실내 온도를 조절하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

 

스마트 윈도우는 실내에 들어오는 태양광선을 차단하거나 투과율을 조절해 에너지 손실을 줄이고 냉난방 효율을 높여주는 기능성 창호다. 전 세계 에너지 사용량의 41%가 건물 냉난방에 쓰이는데 에너지 중 45%는 유리창을 통해 빠져나간다. 특히 최근 유리창으로 건물 외곽을 두르는 ‘커튼월’ 구조의 고층 건물들이 늘어나면서 스마트 윈도우에 대한 관심이 커지고 있다.

 

연구팀은 특정 온도에서 가시광선은 투과하면서도 열을 전달하는 역할을 하는 적외선은 차단하는 소재인 ‘이산화바나듐’을 소재로 활용하면서도 생산 비용은 낮추는 공정을 개발했다. 유리나 필름에 이산화바나듐을 코팅하면 스마트 윈도우로 활용할 수 있는데 코팅에 쓰이는 ‘화학기상증착법(CVD)’ 등 기존 공정은 고온이 필요하고 시간도 오래 걸렸다. 연구팀은 제논 램프의 광에너지로 표면만 굳히는 공정을 개발해 소결 시간을 1만분의 1로 줄이면서 제조비용도 40% 절감했다.

 

연구팀이 개발한 스마트 윈도우는 불순물을 첨가해 적외선을 차단하는 기준 온도를 상온에 가까운 23도까지 낮출 수 있다. 여름철에는 적외선을 70% 가량 차단하는 반면 겨울철에는 적외선을 최대한 받아들여 보온 효과를 낸다. 이를 통해 실내온도 유지에 필요한 에너지 소비를 일반 창호보다 30% 절감할 수 있다는 기대다.

 

연구팀은 기술 관련 국내 특허 9건과 해외 특허 3권을 출원했고 국내 특허 4건을 등록했다. 지난해 12월에는 액정 필름 제조기업 ‘큐시스’와 기술이전 계약을 체결해 건축 창호용 필름 양산을 준비중이다. 다른 기업 2곳과도 추가 기술이전을 협의하고 있다.

 

김 수석연구원은 “적외선 램프를 활용한 시제품 비교 평과 결과 스마트 윈도우 필름 부착에 따라 실내 온도차가 13도 가량 났다”며 “상품성을 높이기 위해 소비자들이 선호하는 푸른색 계열의 필름 색상 개발에 주력해 향후 자동차나 온실, 옥외 디스플레이용 필름까지 응용분야를 확대할 것”이라고 말했다.

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