KAIST는 생명화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 사용자의 의도에 따라 창문을 통해 들어오는 빛과 열을 조절하고, 외부로부터의 눈부심까지 효과적으로 상쇄하는 ‘스마트 윈도우 기술’을 개발했다고 17일 밝혔다.

연구팀이 개발한 차세대 스마트 윈도우 기술인 RECM(Reversible Electrodeposition and Electrochromic Mirror)은 단일 구조의 전기변색(전기 신호에 따라 광학적 특성이 변하는 장치) 소자를 기반으로, 가시광선(빛)과 근적외선(열)의 투과율을 능동적으로 조절할 수 있는 스마트 윈도우 시스템이다.

특히, 기존 스마트 윈도우에서 문제로 지적돼 온 외부 반사광에 의한 눈부심 현상을 변색 소재를 함께 적용해 효과적으로 억제, 건물 외벽에 활용 가능한 ‘보행자 친화형 스마트 윈도우’를 구현했다.

연구팀이 개발한 RECM 시스템은 전압 조절에 따라 세 가지 모드로 작동된다.

모드 I(투명 모드)는 일반 유리처럼 빛과 열을 모두 통과시켜 겨울철 햇빛을 실내로 유입시키는 데 유리하다. 모드 II(변색 모드)에서는 레독스 반응(산화-환원 반응)을 통해 창이 짙은 파란 색으로 변하며 빛은 흡수하고 열은 일부만 투과돼, 프라이버시 확보와 동시에 적절한 실내 온도 조절이 가능하다.

모드 III(변색 및 증착 모드)는 빛과 열을 반사하는 동시에 변색 물질이 반사광을 흡수, 외부 보행자의 눈부심까지 효과적으로 차단할 수 있다.

연구팀은 미니어처 모델 하우스를 활용한 실험을 통해 일반 유리창의 경우, 실내 온도는 45분 만에 58.7℃까지 상승한 반면, RECM을 모드 III로 작동시킨 결과 31.5℃에 도달해 약 27.2℃의 온도 저감 효과를 나타냈다. 또 전기 신호만으로 각 상태 전환이 가능해 계절, 시간, 사용 목적에 따라 즉각적으로 대응할 수 있는 능동형 스마트 기술로 평가받고 있다.

문홍철 교수는 “이번 연구는 가시광 조절에 국한된 기존 스마트 윈도우 기술에서 더 나아가 능동적 실내 열 제어는 물론 보행자의 시야 안전까지 종합적으로 고려한 진정한 스마트 윈도우 플랫폼을 제시한 것”이라며 “도심 건물부터 차량, 기차 등 다양한 응용 가능성이 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 저명 학술지인 ‘에이시에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’ 10권 6호 지에 13일 자로 게재됐다.

김형중 기자 kimhj@ggilbo.com