초록 |
1. 분석자서문 창문은 실내 에너지 소비의 가장 큰 부분을 소비하며, 실내 온도를 조절하고 인공 조명 정도를 결정하는 건축 환경에서 매우 중요한 구성 요소이다. 야외 활동을 많이 하지 못하는 현대사회에서 인간의 건강 증진에 도움을 줄 수 있기 때문에 더욱 강조된다. 다양한 광학적 특성을 이용할 수 있는 유기적 재료는 태양광에너지에 포함된 적외선의 조사량에 따라 반사율과 투과율을 조절할 수 있어 스마트 창의 개발에 적용되었다. 이 기술은 실내 온도 및 조명의 정도를 적절하게 유지하는 데 도움을 줄 수 있으며, 인간이 시생활을 영위하는 데 필수적인 가시광 영역의 빛 파장대의 투과율을 유지해주면서 적외선이나 자외선 영역의 빛을 적절히 차단하거나 조절해줄 수 있다. 전기장이나 온도 및 입사광과 같은 외부 자극에 따라 광학적 특성이 변하는 유기재료를 적용한 다양한 스마트 창의 제작 방법과 다양한 기후 조건에서 에너지 절약을 가능하게 하는 잠재적 기술에 대해 분석하고자 한다[1]. 2.목차 1. 배경 2. 정적 IR 조절 창 2.1. 흡수 기반 기술 2.2. 반사 기반 기술 3. 동적 IR 조절 창 3.1. 전기적 반응 창 3.2. 온도 반응 창 4. 결론 및 전망 5. 분석자 결론 창문은 건축 환경의 에너지 소비뿐만 아니라 사용자의 건강에도 중요한 영향을 끼친다. 실내 온도 조절을 위해 액정 기반의 차폐 기술이 적용되고 있다. 하지만 단순히 차폐의 용도가 아니라 실내 온도를 조절하면서 외부 경관을 깨끗하게 볼 수 있도록 하는 스마트 창에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구를 충족하기 위해서는 햇빛의 광범위한 파장 영역에서 열을 증가시키는 데 기여를 하는 IR과 외부 경관을 볼 수 있도록 하는 가시광선 영역을 분리하여 조절할 수 있는 기술 개발이 필요하다. 기존의 정적 시스템은 확실하게 IR을 차단하면서 가시광 투과를 방해하지 않도록 개발되었다. 이러한 정적 시스템은 아랍권과 같은 아주 고온의 지역에서는 적합하지만, 우리나라와 같은 사계절이 뚜렷하거나 온난한 기후의 지역에는 적합하지 않다. 이러한 경우, 동적 스마트 창 시스템의 개발이 필요하다. 다양한 광학적 특성을 이용할 수 있는 유기적 재료는 태양광에너지에 포함된 적외선의 조사량에 따라 반사율과 투과율을 조절할 수 있어 동적 시스템 개발에 적용되었다. 하지만 단순히 유기적 재료만을 사용하는 것이 아니라 무기재료를 사용한 기술과 함께 사용하면서, IR과 가시광선의 투과율 및 반사율을 제어할 뿐만 아니라, 광에너지 흡수를 통한 에너지 저장이 가능한 새로운 형태의 다기능 스마트 창 기술이 대두되고 있다. 이는 스마트 창을 현재의 모든 건축물에 적용하고, 향후 유지를 위해 소비되는 비용을 줄이는 해결책이 될 수 있을 것이다. 특히, 우리나라와 같은 온난하거나 사계절이 뚜렷한 지역의 경우, 매년 소비되는 냉-난방비가 날이 갈수록 증가하고 있으며, 지구온난화로 인한 급격한 기후변화 때문에 사람들의 기후변화 적응이 점점 더 힘들어지고 있는 것이 사실이다. 더욱이 개인정보보호와 같은 사회적 문제 해결 측면에서도 스마트 창 개발이 매우 중요해졌다. 이렇게 다양한 측면에서 스마트 창 개발의 중요성이 대두되고 있음에도 불구하고, 아직까지 확실하고 효율적인 스마트 창 적용 기술 개발은 부족한 편이다. 우리나라에서도 다양한 재료를 적용한 스마트 창의 개발이 활성화되길 바라며 본 분석물을 마무리하고자 한다. References 1. H. Khandelwal, A. P. H. J. Schenning, and M. G. Debije, ldquo;Infrared Regulating Smart Window Based on Organic Materials, rdquo; Advanced Energy Materials 7(14), 1602209-n/a (2017). 2. M. Isaac, and D. P. van Vuuren, ldquo;Modeling global residential sector energy demand for heating and air conditioning in the context of climate change, rdquo; Energy Policy 37(2), 507-521 (2009). 3. H. Choi et al., 'Broadband Cavity-Mode Lasing from Dye-Doped Nematic Liquid Crystals Sandwiched by Broadband Cholesteric Liquid Crystal Bragg Reflectors,' Advanced Materials 22(24), 2680-2684 (2010). 4. D. J. Broer, J. Lub, and G. N. Mol, 'Wide-band reflective polarizers from cholesteric polymer networks with a pitch gradient,' Nature 378(6556), 467-469 (1995). 5. D. J. Broer, J. Lub, and G. N. Mol, ldquo;Wide-band reflective polarizers from cholesteric polymer networks with a pitch gradient, rdquo; Nature 378(6556), 467-469 (1995). 6. H. Khandelwal et al., 'Application of broadband infrared reflector based on cholesteric liquid crystal polymer bilayer film to windows and its impact on reducing the energy consumption in buildings,' Journal of Materials Chemistry A 2(35), 14622-14627 (2014). 7. L. Zhang et al., ldquo;Polymeric infrared reflective thin films with ultra-broad bandwidth, rdquo; Liquid Crystals 43(6), 750-757 (2016). 8. X. Chen et al., ldquo;Broadband reflection of polymer-stabilized chiral nematic liquid crystals induced by a chiral azobenzene compound, rdquo; Chemical Communications 50(6), 691-694 (2014). 9. Y. Gao et al., ldquo;A novel soft matter composite material for energy-saving smart windows: from preparation to device application, rdquo; Journal of Materials Chemistry A 3(20), 10738-10746 (2015). 10. M. De Vittorio et al., ldquo;Electro-optic low-voltage InGaAs/GaAs multiple quantum well modulator with organic ndash;inorganic distributed Bragg reflector, rdquo; Superlattices and Microstructures 25(1), 313-317 (1999). ※ 이 자료의 분석은 과학기술연합대학원대학교의 김민경님께서 수고해주셨습니다. |