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2014년 12월 18일 목요일

스마트 유리창 - 스스로 알아서 투명도를 조절하는 유리창 ?



 스마트 윈도우(Smart Window)란 단어는 한마디로 정의는 어렵지만 스스로 햇빛 투과도를 상황에 따라 조절하고 가능하면 태양 에너지를 전기로 바꾸는 일도 같이 겸할 수 있는 꿈의 창을 이야기 할 것입니다. 최근 싱가포르의 난양 공과 대학 (Nanyang Technological University (NTU))의 연구자들이 이 상상속에서나 가능할 이야기를 한 걸음 현실에 더 가깝게 할 연구 결과를 발표했습니다. 



(Credit : Nanyang Technological University (NTU))


 에너지 효율적인 주택이나 건물을 짓기 위해서, 유리창은 매우 중요한 선택 사항입니다. 난방을 위해서는 단열이 잘 되는 유리창이 필요하고 채광을 위해서는 투명도가 높은 유리창이 유리합니다. 반대로 냉방을 위해서는 단열이 잘 되는 것 이상으로 태양 에너지를 적게 통과시키도록 만들어야 합니다. 프라이버시 보호를 위해서 유리에 착색 (tinting, 보통 선팅이라고 부르는)을 하는 경우도 있습니다. 


 문제는 우리의 주변 환경이 항상 변한다는 것입니다. 추운 겨울에는 햇빛을 많이 통과시키면 좋겠고, 반대로 더운 여름에는 햇빛을 좀 차단했으면 좋겠는게 우리 희망이지만 한개의 유리창으로 그 일을 해내기는 어렵습니다. 적어도 지금까지는 말이죠. 


 난양 공과 대학의 순 시아웨이 교수(NTU Professor Sun Xiaowei)가 이끄는 연구자들은 Nature Communications 에 발표한 논문에서 상황에 따라서 투명도가 변하면서 배터리의 역할까지 할 수 있는 스마트 유리창을 공개했습니다. 


 연구자들에 의하면 이 스마트 유리창의 원리는 이렇습니다. 위의 사진에서처럼 두 장의 유리 사이에는 전해질 용액이 차있습니다. 그리고 두 개의 유리는 산화 인듐-주석 indium tin oxide (ITO) 으로 코팅되어 있습니다. 이 투명한 전도 물질은 스마트폰 화면을 비롯한 평면 디스플레이에 많이 사용됩니다. 두 코팅된 유리 중 하나는 색소인 프러시안 블루(Prussian Blue)가 한층 더 있으며, 다른 유리에는 얇은 알루미늄 호일의 층이 하나 더 있습니다. 


 두 유리창은 약한 전류가 흐르고 있습니다. 이 전류가 끊어지면 푸른색의 색소인 프러시안 블루가 전해질 용액속으로 녹아들어가 유리창의 푸른색으로 바뀌면서 투명도가 낮아집니다. 반대로 전류 회로가 닫힌 상태에서는 프러시안 블루가 프러시안 화이트로 변하면서 투명하게 변하게 됩니다. 이 과정에서 전류가 약간 나오는데 이는 LED 등 실내 조명에 활용될 수 있습니다. 


 에너지 효율적인 건물을 짓기 위해서는 태양에너지를 어떻게 컨트롤하는지가 매우 중요합니다. 난방, 냉방, 채광 모든 면에서 그 상황에 최적화된 투과도를 가진 스마트 유리창이 있다면 그 응용범위는 생각보다 더 클 수 도 있습니다. 예를 들면 스마트하게 투명도가 바뀌는 차유리가 있다면 선팅이 굳이 필요 없어지겠죠. 과연 상용화 가능성이 얼마나 있는지 궁금합니다. 


 출처 



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