소식

Sep 13, 2023

태양 복사로부터 보호하는 스마트 창문은 온실 가스를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다

2021년 9월 1일

2021년 9월 1일

프라운호퍼 소사이어티

Fraunhofer 연구진이 햇빛에 어두워지는 유리창용 지능형 코팅을 개발했습니다. 전기와 열에 반응하는 전기변색 및 열변색 소재를 사용합니다. 대형 유리 외관이 있는 건물에서는 태양 복사로 인해 실내가 너무 뜨거워지는 것을 방지하여 에너지 집약적인 에어컨에 대한 수요를 줄입니다.

건축 부문은 온실가스를 가장 많이 배출하는 분야 중 하나입니다. 독일 환경청에 따르면 건물은 국가 CO2 배출량의 약 30%, 최종 에너지 소비량의 35%를 차지합니다. 현대 도시를 지배하는 오피스 타워와 같이 대형 유리 외관과 지붕이 있는 건물은 특히 문제가 됩니다. 특히 여름에는 햇볕에 뜨거워집니다. 그러나 그늘을 제공하기 위해 블라인드와 미늘창을 사용하는 것은 유리의 미적 매력을 떨어뜨리고 외부 시야를 방해하기 때문에 종종 인기가 없습니다. 대신, 실내는 에어컨으로 냉각되는데, 이를 위해서는 막대한 양의 전기가 필요하고 건물의 탄소 배출량도 증가합니다.

뷔르츠부르크의 규산염 연구를 위한 프라운호퍼 연구소(ISC)와 드레스덴의 유기 전자, 전자빔 및 플라즈마 기술 FEP를 위한 프라운호퍼 연구소는 이 문제에 대한 정교한 솔루션을 개발했습니다. Switch2Save 프로젝트에서 연구원들은 전기변색 및 열변색 재료를 사용하여 창문 및 유리 외관용 투명 코팅 작업을 진행해 왔습니다. 이는 창문 외부에 가변적이고 투명한 어두운 색조를 추가하여 방을 시원하게 유지합니다. Fraunhofer 연구소는 EU가 자금을 지원하는 이 연구 프로젝트를 위해 EU 6개국의 대학 및 산업 파트너와 파트너십을 맺었습니다.

"전기 변색 코팅은 "켜질 수 있는" 투명 전도성 필름에 적용됩니다. 전기 전압을 가하면 이온과 전자의 이동이 촉발되어 코팅이 어두워지고 창문에 색이 변합니다. 반면 열변색 코팅은 작동합니다. 특정 주변 온도에 도달하면 태양의 복사열이 반사됩니다."라고 Fraunhofer ISC의 전기 변색 시스템 그룹 관리자인 Dr. Marco Schott는 설명합니다.

전기 변색 요소를 사용하면 센서를 사용하여 밝기 및 온도와 같은 요소를 측정하고 결과를 제어 시스템으로 보낼 수 있습니다. 이는 전도성 필름에 전류 또는 전압 펄스를 전송하여 창이 어두워지도록 합니다. 온도나 밝기 수준이 너무 높아질 때마다 유리 표면이 점차 어두워집니다. 이렇게 하면 방이 과열되는 것을 방지하고 에어컨의 필요성이 줄어듭니다. 이는 햇볕이 잘 드는 기후와 대형 유리 외관이 있는 건물에 특히 유용합니다. 화창한 날에는 눈부심 방지 기능도 합니다. 흐린 날이나 저녁에는 창문이 밝은 상태로 유지됩니다.

Fraunhofer 연구자들은 일상적인 사용에 대한 기술의 적합성에 대해서도 생각해 왔습니다. Schott는 "창문이 갑자기 어두워지는 것이 아니라 몇 분에 걸쳐 점차적으로 색이 변합니다"라고 설명합니다. 에너지 소비가 매우 낮습니다. 최적의 환경에서 전기변색 필름은 전환 공정을 위한 전기만 필요하며 매우 낮은 전압만으로도 착색 공정을 시작할 수 있습니다. 열변색성 소재는 전기가 전혀 필요하지 않으며 대신 태양에서 생성되는 열에 수동적으로 반응합니다. 전환 가능한 시스템을 보완하는 데 사용하거나 전환 가능한 솔루션이 필요하지 않은 경우 대안으로 사용할 수 있습니다.

Switch2Save는 외부 온도가 높은 지역, 즉 남부 지역에서 에어컨 시스템의 사용을 줄이거나 필요성을 완전히 제거함으로써 엄청난 에너지 절약을 약속합니다. Switch2Save 프로젝트 코디네이터이자 Fraunhofer FEP 연구 그룹 책임자인 John Fahlteich 박사는 다음과 같이 설명합니다. "유럽의 따뜻한 지역에서는 현대식 건물의 냉난방 에너지 수요를 최대 70%까지 줄일 수 있습니다." 추운 북부 지역에서는 절약 효과가 그다지 크지 않지만 여기서 시스템은 직사광선에 대한 눈부심 방지 보호 장치로 사용할 수도 있습니다.