가끔 TV에서 버튼 조작만으로 유리창이 투명해졌다가 불투명해지는 장면을 본 적이 있을 것이다. 이와 같은 창문을 ‘스마트창문’이라고 한다. 주로 전기적인 자극을 주어 해빛의 투과률을 자유롭게 조절해 에너지를 절약할 수 있도록 해주는 기능을 수행한다.
스마트창문은 미래형 스마트시티를 실현하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대되기 때문에 미래형 기술로 주목받고 있다. 그럼 스마트창문 기술은 무엇인지, 어떤 원리로 작동하는지 자세히 알아보자.
스마트창문이란 외부에서 류입되는 태양빛의 투과률을 자유롭게 조절하여 에너지 손실을 줄이면서 랭난방 능률을 높여주는 창문을 의미한다. 에너지 능률을 향상시키는 미래형 기술로 자동차, 뻐스, 항공기, 기차 등 수송분야 뿐만 아니라 주택, 장식 등 건축분야, 디스플레이, 반도체 등 정보표시의 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
스마트창문에는 특정물질을 유리에 혼입하여 일정한 파장의 태양빛을 차단 혹은 투과시키는 ‘수동형 방법’과 액정 등을 리용해 인위적으로 가시광 전파장의 투과률을 조절할 수 있는 ‘능동형 스마트창문’이 있다. 수동형은 전기적 혹은 전자적 시스템이 삽입되여있는 스마트창문으로서 자외선 차단 및 태양광으로부터 열을 흡수하는 기능을 수행한다. 능동형 스마트창문은 전자시스템이 삽입되여있는 스마트창문을 의미한다. 기본적으로 전기변색을 리용하는 기술로 스위치를 켜고 끄는 간단한 동작만으로 해빛을 차단하거나 투과시켜 에너지 절약 기능을 제공한다. 여름철 랭방시 10~25% 정도의 에너지 절감 효과와 낮시간 주차시 차량내부의 온도 상승을 억제시켜 쾌적한 운전 환경을 유지해준다.
전기변색 스마트창문 기술에는 대표적으로 ‘고분자 분산형 액정기술’이 있다. 액정기술하면 가장 먼저‘LCD 디스플레이’를 떠올리는데 LCD는 편광판을 사용하는 반면 고분자 분산형 액정 기술은 편광판 없이 제조가 가능하고 제조공정이 간편하다는 장점이 있다. 외부 전압에 의한 액정 립자와 고분자 굴절률 차이에 의해 태양빛의 투과률이 조절되는데 이를 통해 열이 실내에 들어오거나 내부의 열이 밖으로 빠져나가는 것을 조절할 수 있기 때문에 에너지 절감에 효과적이다.
전자 시스템이 없이 자동 색변환 기술이 등장했다. 기존 전기변색 방식의 스마트창문 기술은 전력 구동회로가 복잡해 공정비용이 높고 설치 시 전기배선 작업이 필요하다는 단점이 있었다. 최근에는 별도의 전원공급 장치가 없어도 태양빛의 세기에 따라 자동으로 태양광을 조절하거나 외부 기온의 변화에 따라 태양광 적외선의 투과률을 스스로 조절하는 기술들이 개발되고 있다.
또한 유리 뿐만 아니라 유리창에 탈부착할 수 있는 필림형 제품들도 개발되고 있다. 기존보다 가격은 더 저렴하면서 설치가 간편해지기 때문에 다양한 제품에 적용이 가능해지고 제로 에너지 빌딩에 적용해 에너지 능률을 높일 수도 있다.
