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스마트한 일상을 완성할 미래 기술, '스마트 윈도우’

디지털콘텐츠/이슈리포트

by 디지털콘텐츠기업 성장지원센터 2020. 10. 30. 17:45

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세계에서 각광받는 스마트 윈도우

더 이상 햇빛의 강도에 따라 커튼을 치거나 걷는 수고로움을 겪지 않아도 된다. 햇빛 투과율을 자동으로 조절해 줄 스마트 윈도우가 있기 때문이다. ‘스마트 윈도우는 스스로 실내 온도를 조절하고, 자동으로 색을 변화시켜 외부에서 유입되는 태양광의 투과율도 자유자재로 조절한다. 이 기술은 에너지 효율을 높여주는 친환경 기술로, 쾌적한 환경을 조성해주어 전 세계적으로 다양한 분야에서 사용되고 있다.

 

< 출처 : “에너지를 절약해주는 창문이 있다? ‘스마트 윈도’ 기술”, <세계일보>, 2020.08.30. >

 

스마트 윈도우의 종류

스마트 윈도우의 종류는 기본적으로 수동형과 능동형으로 나눌 수 있다. 수동형 스마트 윈도우는 화학 증착법이나 스퍼터링법으로 태양광을 투과시키는 방법이다. 전자적 시스템이 삽입되어 있지 않고 수동적인 요소들로 구성되어 있지만 자외선을 차단하고 태양광 열을 흡수하는 스마트한 기능이 존재한다. 능동형 스마트 윈도우는 수동형보다 응답 시간이 빠르며, 에너지를 절감하고 사생활을 보호받을 수 있다는 점 등 여러가지 장점이 있다. 이러한 장점으로 현재 능동형은 수동형보다 미래 전망이 밝다.

 

스마트 윈도우의 원리와 기술

스마트 윈도우의 작동 원리는 태양광의 투과율을 자유롭게 조절할 수 있는 유리나 필름을 창문에 삽입하는 것이다. 스마트 윈도우의 기술은 여러가지가 있지만 그 중에서도 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal, 고분자 분산형 액정 기술)EC(Electrochromic, 전기 변색 방식) 기술이 주목받고 있다. PDLC 기술은 능동형 기술로, PDLC가 사용된 필름은 전기를 이용해 자유롭게 액정 내부의 방향을 바꾸며 투명도 조절이 가능하다. 마이크론 크기의 액정 입자들이 고분자 매트릭스 내에 고르게 분산되어 있는 구조를 지니고 있어 색이 변할 수 있는 것이다. , PDLC 필름은 적외선을 약 48% 차단하여 냉난방 비용 절감에 도움이 된다. 자외선도 99% 차단할 수 있으므로 제품의 변색을 막을 수 있고, 피부 노화 방지도 가능하다고 한다. 특히 커튼을 사용하지 않아도 된다는 점에서 일상의 불편함을 해결해주고, 사생활도 보호해주는 기능을 한다. 하지만 전력 소모가 크다는 단점이 존재한다.

 

EC(전기 변색 방식) 기술은 수동형 기술로, 자연광의 흡수를 이용하므로 각도 의존성이 적어 휘어진 면에 사용하기 어렵지만, 동작 전압이 낮아 소비 전력을 최소한으로만 사용한다는 장점이 있다. 그래서 건물 에너지 절감이나 자동차 눈부심 방지 목적으로 많이 사용된다.

 

< 출처 : “빛의 투과율 조절하는 능동형 광학 필름”, <이웃집과학자>, 2020.05.27. >

스마트 윈도우의 적용 사례

미국의 자동차 기업 포드와 장비 스타트업 아에도가 스마트 윈도우 기술을 이용해 시각장애인을 위한 자동차 창문 필더뷰(Feel the View)’를 개발했다. 시각장애인이 촉각을 이용해서 창 밖의 풍경을 경험하게 하는 차량용 스마트 윈도우다. 창문에 탑재된 내장 카메라가 풍경을 촬영하고 사진을 회색 톤으로 변환하면 톤의 짙고 옅음에 따른 진동이 창문에 전달되는 방식이다. , 자동차 오디오에 연결된 음성 지원 시스템이 인공지능과 결합해 풍경의 이미지를 설명해주기도 한다.

 

국내 경기도 파주의 문화공간 지혜의 숲은 유리창 전체에 스마트 윈도우에 사용되는 필름을 부착하였다. 리모컨 버튼 하나만 누르면 유리창이 선명한 디지털 디스플레이로 변해 영상 및 광고 영상이 상영된다. 다시 리모컨을 조작하면 본래의 투명한 유리창으로 돌아온다. 이뿐만 아니라, 스마트 윈도우는 스키 고글이나 스포츠카, 기차, 비행기 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

 

< 출처 : “'스마트 윈도우'로 창밖 풍경을 만진다”, <오마이뉴스>, 2018.05.04. >

 

스마트 윈도우의 국내 개발 현황과 밝은 미래

국내 연구진이 태양광을 조절할 수 있는 에너지 절감형 스마트 윈도우에 활용 가능한 새로운 광학 필름 제작 기술을 개발하였다.

 

KAIST3차원 나노 복합을 이용하여 햇빛 투과율을 자유롭게 조절할 수 있는 능동형 광학 필름을 개발하였다. 기존 연구에서는 가시광선을 조절할 수 있는 범위가 최대 46%였는데, 새로 개발된 필름은 74% 수준으로 범위가 크게 확대되었다. 또한 일반적인 창문은 햇빛 가시광선을 90%까지 통과시키지만, 연구진들의 필름을 이용하면 가시광선 투과율을 최대 90%에서 최소 16%까지 줄여줄 수 있다고 한다.

 

이렇듯 국내 연구진의 성공적인 스마트 윈도우 기술 개발로 많은 기업 간 협업과 상용화를 기대해 볼 수 있다. 스마트 윈도우 기술은 향후 자동차나 대형 건물의 창호, 디스플레이용 필름 등 여러 분야에 적용되어 미래 스마트 빌딩을 구축하는 데 필수적인 기술이 될 것이다.

 

< 출처 : “빛의 투과율 조절하는 능동형 광학 필름”, <이웃집과학자>, 2020.05.27. >

 

[출처]

- 에너지를 절약해주는 창문이 있다? ‘스마트 윈도기술”, <세계일보>, 2020.08.30.

- 빛의 투과율 조절하는 능동형 광학 필름”, <이웃집과학자>, 2020.05.27.

- “'스마트 윈도우'로 창밖 풍경을 만진다”, <오마이뉴스>, 2018.05.04.

- “책 향기에 취하는 파주 지혜의 숲’, 445인치 스마트미디어솔루션 (TUNE)’과 닿다”, <국민일보>, 2020.02.07.

- ““창문을 투명하게, 혹은 불투명하게 자유자재로?” PDLC 필름”, <이투뉴스>, 2020.02.26.

 

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