햇빛 80%까지 차단하는 세계 최고 수준의 스마트윈도우 필름 나와

필름을 당겨서 늘리면 내부의 작은 구멍이 빛을 산란시켜 불투명 상태를 만든다(e). 사진제공=KAIST

국내 연구진이 창문 블라인드처럼 필요할 때마다 햇빛 차단을 자유롭게 조절할 수 있는 스마트윈도우 필름을 개발했다.

KAIST는 전석우 신소재공학과 교수와 신종화 교수, 홍정욱 건설및환경공학과 교수 공동연구진이 3차원 나노 복합체를 이용해 햇빛 투과율을 세계 최고 수준으로 자유롭게 조절할 수 있는 능동형 광학 필름을 개발했다고 14일 밝혔다.

일반적으로 투명한 창문은 햇빛의 가시광선을 90%까지 통과시킨다. 그런데 연구진이 개발한 필름을 이용하면 가시광선 투과율을 최대 90%에서 최소 16%까지 줄여준다. 투과되는 가시광선을 최대 80%까지 줄여줄 수 있는 셈이다.

또 지금까지 나온 연구에서 최대 투과율 조절 범위가 46%였는데, 이번에 개발한 필름은 74% 수준으로 이를 크게 넓혔다.

연구진이 개발한 광학 필름이 작동 원리는 단순하다. 블라인드를 올리고 내리며 빛을 차단하는 것처럼, 필름을 당기는 정도에 따라서 투과율이 달라진다. 처음 상태는 투명해 빛을 그대로 통과시킨다. 하지만 필름을 50% 정도 당기면 투과율이 16% 수준으로 크게 줄어든다.

기존 연구에서는 이렇게 하려면 당기는 정도를 200-300%까지 높여야 했다. 이렇게 당기는 정도를 높이면 시간도 오래 걸리고, 손상되기도 쉽다.

이렇게 적은 당김으로 높은 효과를 낼 수 있는 비결은 필름의 구조에 있다. 기존 필름이 1층 정도의 아파트로 성능을 내는 구조였다면, 연구진은 3차원 나노구조를 이용해 10층 정도의 아파트처럼 기공구조를 넓게 연결시켰다. 기존의 1층 짜리보다 10층짜리가 효율이 좋은 것은 당연한 셈이다.

전석우 교수는 “얇은 필름 형태로 유리에 붙여 투과율을 조절할 수 있어 에너지 절감형 스마트윈도우로 활용할 수 있다”며 “햇빛이 강한 여름에 자동차 창문에 부착하면 햇빛 차단에 유용할 것”이라고 말했다.

스마트윈도우 필름을 개발한 홍정욱 교수(왼쪽)와 전석우 교수(오른쪽) 공동연구진. 사진제공=KAIST

이 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 온라인에 지난달 26일 게재됐다.

박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자