KAIST 생명화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 사용자의 의도에 따라 창문을 통해 들어오는 빛과 열을 조절하고, 외부로부터의 눈부심까지 억제하는 스마트 윈도우 기술을 개발했습니다.

이번에 개발한 스마트 윈도우 기술인 RECM (Reversible Electrodeposition and Electrochromic Mirror)은 전기신호에 따라 광학적 특성이 변하는 단일 구조의 전기변색 소자를 기반으로 가시광선(빛)과 근적외선(열)의 투과율을 능동적으로 조절할 수 있는 시스템입니다.

특히 기존 금속 증착 방식의 스마트 윈도우에서 문제로 지적돼 온 외부 반사광에 의한 눈부심 현상을 변색 소재를 적용해 효과적으로 억제함으로써 건물 외벽에 활용 가능한 보행자 친화형 스마트 윈도우를 구현했습니다.

이 시스템은 전압 조절에 따라 세 가지 모드로 작동됩니다.

모드 I(투명 모드)은 일반 유리처럼 빛과 열을 모두 통과시켜 겨울철 햇빛을 실내로 유입시키는 데 유리합니다.

모드 II(변색 모드)에서는 산화-환원 반응을 통해 창이 짙은 파란 색으로 변하며 이 상태에서는 빛은 흡수되고 열은 일부만 투과돼 프라이버시 확보와 동시에 적절한 실내 온도 조절이 가능합니다.

모드 III(변색 및 증착 모드)는 은(Ag+)이온이 환원 반응을 통해 전극 표면에 증착돼 빛과 열을 반사하는 동시에 변색 물질이 반사광을 흡수함으로써 눈부심 현상까지 효과적으로 차단할 수 있습니다.

연구팀이 미니어처 모델 하우스를 활용한 실험결과, 일반 유리창을 적용한 경우 실내 온도가 45분 만에 58.7℃까지 상승한 반면, RECM 모드 III를 작동시키면 31.5℃에 도달해 약 27.2℃의 온도 저감 효과를 나타냈습니다.

또 전기 신호만으로 각 상태 전환이 가능해 계절이나 시간, 사용 목적에 따라 즉각적으로 대응할 수 있는 능동형 스마트 기술로 평가받고 있습니다.

KAIST 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 것이라며 도심 건물, 차량, 기차 등 다양한 응용이 가능하다"고 밝혔습니다.

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 저명 학술지인‘에이시에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’ 10권 6호 지에 2025년 6월 13일 자로 실렸습니다.

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