가시광선과 적외선 별도 조정이 가능한 스마트 윈도우

가시광선과 적외선 별도 조정이 가능한 스마트 윈도우

스마트 윈도우는 투명 모드와 불투명 모드로 전환할 수 있는 창을 말합니다. 햇빛을 조절하여 에너지 절약을 할 수 있습니다. 그러나 대부분 스마트 윈도우는 투명과 불투명 두가지 모드로만 조절할 수 있었습니다. 노스캐롤라이나 대학 연구팀이 발표한 스마트 윈도우는 가시광선과 적외선 두가지 광원을 조절하여 에너지 절약과 빛의 투과를 동시에 달성할 수 있는 스마트 윈도우 소재를 개발하였습니다.   

 

목차

스마트 윈도우

3가지 모드의 차세대 스마트 윈도우

연구 내용

Contents

 

스마트 윈도우

스마트 윈도우는 이용자가 원할때 유리창이 투명해졌다 불투명해지는 창을 말합니다. 햇빛의 투과율을 조절하여 에너지를 절약할 수 있게 해줍니다. 그러나 현재까지의 스마트윈도우는 투명모드와 불투명모드로만 바꿀수 있었습니다. 노스캐롤라이나 주립대학은 사용자가 창을 조정하여 목표 파장의 빛을 차단할 수 있는 스마트윈도우를 개발하였습니다.이용자는 투명한 일반창, 적외선 차단을 통해 건물을 시원하게 유지하는 데 도움이 되는 창, 시야를 유지하면서 눈부심을 제어하는 색조 창 등 세 가지 모드로 전환 가능한 스마트 윈도우인 차세대 Dynamic Windows에 적용한 재료를 시연했습니다.

 

 

 

 

 

 

 

3가지 모드의 차세대 스마트 윈도우

전기 자극에 반응하여 불투명도가 변하는 것을 기반으로 하는 스마트 윈도우는 새로운 개념이 아닙니다. 하지만 지금까지 대부분 스마트 윈도우는 투명하거나 어두운 두가지 모드로만 가능하였습니다. 이번 연구는 스마트 윈도우가 더 많은 옵션을 활용할 수 있다는 것에 의미가 있습니다. 구체적으로 건물을 더 시원하게 유지할 수 있고, 에너지 효율성을 높이는 데 도움을 주면서도 창문을 통해 빛이 통과할 수 있다는 것입니다. 이 연구는 노스캐롤라이나 주립 대학 재료 과학 및 공학 분야 연구팀이 수행하였습니다.

 

연구 내용

노스캐롤라이나 대학교 연구팀의 3가지 모드로 조절 가능한 스마트 윈도우

 

이번 연구의 핵심 소재는 바로 물입니다. 연구팀은 산화텅스텐(tungsten oxide)의 결정 구조 내에 물이 결합되어 산화텅스텐 수화물을 형성할 때 이 물질이 이전에 알려지지 않은 움직임을 보인다는 사실을 발견했습니다. 텅스텐 산화물은 오랫동안 스마트 윈도우에 사용되어 왔습니다. 산화텅스텐이 일반적으로 투명하기 때문입니다. 이 산화텅스텐에 전기신호를 가해 물질에 리튬이온과 전자를 주입하면 물질이 어두워지고 빛을 차단하게 됩니다.

연구원팀은 산화텅스텐 수화물(tungsten oxide hydrate)에 리튬 이온과 전자를 주입할 때 차단되는 빛의 파장을 효과적으로 조정할 수 있음을 보여주었습니다. 리튬 이온과 전자가 산화텅스텐 수화물에 주입되면 우선 열 차단 단계로 전환되어 가시광선은 통과하지만 적외선은 차단됩니다. 더 많은 리튬 이온과 전자가 주입되면 물질은 어두운 단계로 전환되어 가시광선과 적외선 파장의 빛을 모두 차단합니다.

산화텅스텐 결정 구조에 물이 존재하면 구조의 밀도가 낮아져 리튬 이온과 전자가 재료에 주입될 때 구조가 변형에 더 잘 견디는 원리입니다.

스마트 윈도우에 이미 사용되는 단일 재료의 적외선 및 가시광선 이중 대역 제어의 발견은 향상된 기능을 갖춘 상용 제품의 개발을 가속화할 수 있게 됩니다.

 

Contents

Date : September 21, 2023

Source : North Carolina State University

Journal Referance : Dual-Band Electrochromism in Hydrous Tungsten Oxide