국내 연구진이 유리창 투명도를 마음대로 바꾸는 핵심 기술개발에 성공했다. 단순히 투명하기만 했던 유리창이 투명도 조절이 가능하고 향후 다양한 색을 뽐낼 수도 있게 되어 관련 산업의 판도가 바뀔 전망이다.

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 11일, 유리창에 특정 물질을 붙여, 전기를 가하면 햇빛의 투과율을 조정해 투명도를 바꿀 수 있는 기술개발에 성공했다고 밝혔다.

ETRI가 개발한 전기변색기술은 8나노미터(10⁻⁹m) 크기의 나노입자구조체로 만들어 졌다. 나노입자구조체는 구조체를 구성하는 입자들의 크기가 작아 비표면적이 넓다는 특징을 가진다. 이로써 구조체의 표면에 변색물질을 많이 붙일 수 있다. 나노구조체를 적용한 전기변색 기술은 변색 시 필요한 이온의 이동 거리가 짧아 변색속도도 빠르다.

ETRI가 개발한 기술의 변색속도는 대략 0.1초다. 기존 상용제품이 수분에서 수초에서 달했던 시간을 획기적으로 단축했다. 투명도는 최대 90%까지 어둡게 할 수 있다.

ETRI는 본 기술이 향후 자동차 후사경의 눈부심 방지에 쓰일 수 있다고 설명했다. 즉 뒷차가 상향등을 켜서 눈부심이 심할 경우 거울의 색을 어둡게 변색해 눈부심을 없앨 수 있다는 것이다. 또한 0.1초의 빠른 전기변색은 차량이 갑작스럽게 터널 내를 통과할 때도 매우 유용하게 쓰일 전망이다.

이에따라 연구진은 본 기술이 한여름이나 겨울철 블라인드를 대체할 것으로 보았다. 즉 햇빛이 강렬하게 비칠 때 창의 투명도를 바꿔 외부열이 들어오는 비율을 낮춘다. 이렇게 되면 효율적인 냉난방이 가능해져 에너지절감에도 큰 도움이 될 것이라고 연구진은 설명했다.

이와 함께 디스플레이 시장도 변할 것으로 보인다. 전기변색기술을 적용하면 창을 필요시 잘 보이게 또는 안보이게 바꿀 수 있어 투명 디스플레이에 필요한 광셔터로도 사용될 수 있을 것으로 보인다.

현재, 연구진은 디스플레이용 광셔터로 검정색을 비롯, 청색 계열에 주력하고 있으며 향후에는 빨간색, 녹색 계열로도 확장할 계획이다.

ETRI는 본 기술의 핵심이 나노입자구조체로 만들어 전기를 변색시키는 물질이라고 밝혔다. 빠른 변색속도를 구현하는 전기 변색 소자개발이 가장 핵심이라는 것이다.

연구진은 현재 유리판에 액상 전해질을 이용, 5cm x 7cm 규모로 면적을 구현했다. 향후에는 필름화를 위해 액상 대신 젤화공정을 사용, 면적을 더욱 확대한다는 계획이다. 또 필름화를 할 경우 변색속도 및 색상 저하의 문제도 푼다는 방침이다.

연구진은 본 연구기간이 종료되는 오는 2016년 말이 되면, 창에도 문자를 넣어 정보를 표시할 수 있게 될 것으로 보고 있다. 즉, “오늘은 온도가 38℃입니다. 잠시 후 셔터를 닫겠습니다.”처럼 외벽에 중점을 두어 회사의 광고처럼 활용도 가능할 전망이다.

ETRI 자연모사 I/O 인터페이스연구실 류호준 실장은 “ETRI가 확보하고 있는 기술은 전원이 꺼져도 정보가 유지되는 쌍안정성(Bistability)이 우수하고 3V(볼트)내외로 전력소모가 거의 없다. 대기 상태시 투과도도 매우 좋아 기존 창의 투명도를 저해하는 요소가 없다는 것이 특징이다.”고 말했다.

미국 에너지부 (DOE)는 “광차단 기능의 스마트 윈도우”의 적용으로 40% 이상의 빌딩 에너지를 절약할 수 있고, 냉난방 시스템의 용량을 25%까지 줄이며, 빌딩 관리비를 25%까지 줄이는 것이 가능하다고 분석한바 있다.

ETRI는 본 기술이 전통산업(창호)과 ET, IT, 감성기술의 접목으로 고부가가치의 융합 신산업 창출이 가능할 것으로 보고 있다. 또 새로운 융합 서비스를 제공하는 에너지 절감형 광셔터(커튼)으로 건물의 에너지 절약에 기여할 뿐만 아니라, 자동차의 유리창, 항공기, 선박 등에서 적용이 가능할 것으로 전망했다.