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상황에 따라 투과성이 변하는 스마트 창문



 이상한 말 같지만, 사실 유리창이야 말로 앞으로 스마트 홈 및 에너지 효율적인 주택을 개발하는 데 있어서 매우 중요한 연구 목표입니다. 유리창을 통해서 햇빛이 들어오기 때문이죠. 그런데 대부분의 인구가 밀집된 중위도 지역에서는 계절에 따른 채광 및 난방이 큰 문제가 됩니다. 겨울철을 대비해서 태양에너지는 많이 들어오고 에너지가 밖으로 빠져나가지 못하게 하면 여름 난방이 문제가 되는 것이죠. 

 이 문제를 해결할 수 있는 가장 좋은 방법 가운데 하나는 서로 투과율이 다른 유리를 상황에 따라 바꿔 다는 것이지만, 현실적으로 매우 어려운 방법입니다. 대신 연구자들은 상황에 따라 가시광 및 적외선의 투과율이 달라지는 스마트 창문을 개발하기 위해서 노력하고 있습니다. 

 텍사스 공과 대학 (Cockrell School of Engineering at The University of Texas at Austin)의 연구자들은 이 문제에 가장 그럴 듯한 해결책을 들고 나왔습니다. 2년전 이 대학의 델리아 밀리론(Delia Milliron)과 그녀의 팀은 산화 인듐(indium tin oxide (ITO)) 나노크리스탈이 문제의 해결책이 될 수 있다고 발표한 바 있습니다. 이 물질은 전기 신호에 따라 빛에 대한 투과성이 달라지기 때문입니다. 

 연구팀은 여기서 더 나아가 새로운 물질을 연구했습니다. 이들이 개발한 니오븀 - 산화티타늄 나노 크리스탈 (niobium-doped anatase TiO2 nanocrystal)은 더 놀라운 성질을 가지고 있습니다. 이 물질은 전압에 따라서 가시광 영역에서 투과성이 변하는 것은 물론이고 열을 전달하는 역할을 하는 근적외선 영역의 투과성을 변경할 수 있습니다. 


(Illustration of different possible modes for this latest "smart window" technology
(Credit: Cockrell School of Engineering)

 만약 햇빛과 더불어 난방까지 해야 하는 상황이라면 모든 파장의 태양빛을 투과시키면 됩니다. 반면 냉방을 해야 하지만 채광도 같이 해야 하는 상황에서는 가시광 영역에서만 빛을 투과시키는 모드로 전환됩니다. 그리고 만약 블라인드를 쳐야 하는 상황에서는 가시광과 근적외선 모두 차단을 시키면 됩니다. 

 이 물질은 최대 80%의 가시광과 90%의 근적외선 파장을 차단할 수 있다고 하네요.  여기에 이런 방식으로 투과성이 변하는 데 걸리는 시간은 수분이면 충분하다고 합니다. 이 물질의 두께 역시 매우 얇은 필름 형태면 되기 때문에 기존의 창문을 교체할 필요가 없을 수도 있습니다. 필름을 부착하면 되니까요. 

 물론 실제 상용화는 여러 가지 검증을 거치고 비용 효율적으로 생산이 가능할 때 비로서 알 수 있습니다. 비용이 엄청나거나 수명이 아주 짧다면 시장에 내놓을 수 없겠죠. 따라서 성급하게 미래를 기대할 순 없지만, 개념은 정말 괜찮은 것 같습니다. 

 난방이 필요한 상황이나 냉방이 필요한 상황이 교대로 나타나는 것은 단지 주택이나 빌딩만이 아닙니다. 자동차의 경우도 그렇다고 볼 수 있습니다. 더 나아가 썬탠한 효과도 볼 수 있죠. 어쩌면 미래에는 썬탠의 필요가 없어지지 않을까 하는 생각도 드네요. 


 참고 


   
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