해외과학기술동향/에너지 효율적인 환경친화적 주택을 위한 스마트 유리 코팅
2012년 02월 15일
 
바나듐 이산화물 (VO2) 는 가시광에 투명하지만, 주위 온도에 반응하여 적외선 투과도를 변화시킬 수 있는 차세대 스마트유리로 특별한 응용들을 찾을 수 있는 온변색 박막과 코팅들의 제조를 위한 주요 물질로 각광을 받고 있다. 이러한 종류의 스마트 윈도우는 더운 여름과 추운 겨울이 있는 지역들에 특별히 더 유용할 것이다. 또한, 온도 반응 온변색 기능과 함께, 이 박막들은 UV-방어 특성도 가지고 있다.

중국 과학 아카데미 (SICCAS) 상하이 세라믹 연구소 Yanfeng Gao 교수가 이끄는 연구팀은 현재 온변색 VO2 박막의 대면적, 대량 생산을 위한 대체 기술을 개발했다. VO2 스마트 유리가 포함된 이전의 연구와는 달리, "Enhanced chemical stability of VO2 nanoparticles by the formation of SiO2/VO2 core/shell structures and the application to transparent and flexible VO2-based composite foils with excellent thermochromic properties for solar heat control"라는 제목으로 Energy & Environmental Science 최신호에 게재된 새로운 연구는 VO2/SiO2 코어/쉘 입자들을 기본으로 한 플랙서블 호일 (foil)들의 개발에 대해 보고 했다.

이 연구팀의 새로운 투명, 플랙서블 바나듐 이산화물 나노입자 기반 화합물 호일은 건축 산업과 교통 부분에서 이용되는 유리에 적용할 만한 하다고 Gao 교수는 밝혔다. 이는 태양 열 조절을 향한 VO2 온변색 물질의 실용화를 향상 중요한 진전이다.

Gao의 연구팀은 최초로 VO2 나노입자들을 이용하여 용액 공정만으로 플랙서블 VO2 기반 화합물 호일들을 준비했다. 이 플랙서블 VO2 나노화합물 호일들은 증가된 가시광 투명도와 적외선 변조 능력 같은 나노크기와 계면 효과들에 의해 부가된 기능성들을 가지고 VO2 나노입자들의 고유한 특성과 결합시킬 수 있다. VO2 나노입자들은 안정적이지 않고 안정적인 확산 현탁액 내에서 준비하기도 어렵다. 이 연구팀은 투명하고 안정적이며 플랙서블한 VO2 기반 화합물 박막들을 준비하는데 사용될 수 있는 새로운 용액 공정으로만 이루어진 기술을 보고했다. 이 박막들은 근 적외선 영역에서 UV 차단 특성과 훌륭한 온도 반응 온변색 특성을 보였다.

일반적인 유리 호일들은 태양열을 흡수할 수 있는 태양 방사 혹은 유기 염료의 반사에 대한 금속 박막들을 일반적으로 기본으로 한다. 주위 온도에 반응하여 태양 방사의 투과도를 지능적으로 조절할 수 있는 온변색 물질들은 에너지 효율적인 유리를 위한 호일의 생산에 사용되지만, 일반적으로 거대분자 기반이면 이 물질의 안정성에 많은 문제가 있다.

SICCAS 연구팀에 의해 개발된 일반적인 박막은 VO2 온변색 박막에 대한 최고 값인 13.6%의 태양 변조 효율을 가진다. 연구원들은 얇은 SiO2 쉘을 가지고 VO2 나노입자들을 코팅하는 것이 항산화성과 항산 능력을 매우 향상시켰다는 것을 발견했다. 중국과 같이 빠르게 발전하는 국가들에 경우, 빌딩의 에너지 효율은 중요한 문제가 되어왔다. 중국 내 빌딩 공간의 52 억 평방 미터를 가지고 있다고 판단되며, 이에 포함된 대형 윈도우 영역들은 에너지 효율에 막대한 영향을 끼칠 것이다. 연구팀은 이 빌딩 유리들에 사용되고 상업화될 새로운 공정을 이용하여 새로운 물질을 개발할 계획이다.

연구팀의 제조 방법은 대량 생산에 매우 적합하고 쉽게 확대할 수 있다. 연구팀은 관련 분야들에서 연구하는 연구원들이 산업적인 공적 기술들을 개발하기 위해, 현재 기술에 기초한 혁신을 위해 이 연구팀과 함께 연구하길 바라고 있다. 또한 연구원들은 환경친화적인 주택의 중요한 부분으로써, 이러한 종류의 스마트 윈도우들이 가까운 미래 실용적으로 적용될 수 있길 바라고 있다.
(자료출처: http://radar.ndsl.kr/, http://www.nanowerk.com/)
 
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