[논문]액정 스마트윈도우의 신뢰성에 대한 연구

박병규; 김순금; 이승우; 박계춘; 이진

doi:10.4313/jkem.2020.33.6.471

액정 스마트윈도우의 신뢰성에 대한 연구
A Study on Reliability of Liquid-Crystal for Smart Window 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.33 no.6, 2020년, pp.471 - 474

박병규 (씨에스에너지(주)) , 김순금 (씨에스에너지(주)) , 이승우 (씨에스에너지(주)) , 박계춘 (목포대학교 전기제어공학과) , 이진 (목포대학교 전기제어공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, the challenge of higher energy efficiency has emerged as urban buildings have become taller, and the area of window glasses has increased. To address the problem of energy efficiency in buildings, research on smart windows is being actively conducted. In this study, an accelerated experiment for thermal stability was conducted to fabricate a liquid crystal cell applicable to external windows. It was confirmed from the study that the function is maintained even in a high-temperature external environment through the change in transmittance by voltage. Compared with the initial transmittance, after the passage of time, the smart window cell to which the sealant was applied showed a small change in transmittance of 1~2%. This result confirmed the thermal stability of the liquid crystal-based smart window.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Liquid crystal smart window cell with sealant.
그림 Fig. 2. Transmittance measurement equipment.
표 Table 1. List of materials properties.
그림 Fig. 3. Result of applied voltage-transmittance of liquid crystal smart window according to sealant type and temperature. (a) Thermal sealant, (b) UC-1003B, and (c) UC-133B-A.
그림 Fig. 4. Thermal acceleration test result of smart window for applied voltage according to sealant type. (a) Applied voltage 0 V, (b) applied voltage 3 V, (c) applied voltage 5 V, and (d) applied voltage 8 V.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구 결과 액정 스마트윈도우의 건물 외피 창호적용을 위하여 스마트윈도우의 기반이 되는 액정의 누수를 막기 위하여 실링공정을 위한 실런트의 적용 가능성과 열적 신뢰성을 확인한 결과 다음과 같다.

제안 방법

액정스마트윈도우의 신뢰성을 평가하기 위하여 열안정성테스트와 열가속 테스트를 진행하였다. Convection oven (C-DHD3, Chang shin Scientific)을 이용하여 25~50℃의 온도에서 120분 지속 후 전압-투과도 특성을 측정하여 분석하였고 열 가속 테스트는 80℃에서 총 360시간 동안 실험을 하였으며 측정간격은 24시간으로 하였다.
러빙된 기판과 열경화성 실런트를 사용하여 셀 형태의 스마트윈도우를 제작하였다.
본 연구에서는 100×160 mm2의 면적을 갖는 스마트윈도우에 표 1의 특성을 가진 실런트 3종을 이용하여 각각 액정셀을 제작하였으며 외부 온도(25~80℃)에서 열적 안정성과 열적안정성을 기반으로 80℃에서 24시간을 기준으로 총 360시간 동안 열 가속 실험을 진행하였다.
스마트윈도우의 열적 신뢰성 평가를 위하여 투과율 측정을 그림 2의 Shenzhen Linshang사의 LS183 측정기를 사용하였다.
조립된 셀은 압착 장비를 사용하여 200˚C에서 10분 동안 압착하여 실런트를 경화하였다. 압착된 셀은 진공주입장비를 이용해 액정을 주입하고, 액정이 주입되었던 부분은 자외선 경화제를 사용하여 마감하였다.
액정 스마트윈도우 셀 제작은 두께 0.7 mm, 크기 100×160 mm의 전도성 기판인 산화주석(indium tinoxide, ITO) 위에 배향액을 도포하였고, 배향액의 이미드화를 위하여 70℃에서 30분 동안 초기 건조한 후250℃에서 2시간 동안 열처리를 진행하였다.
액정스마트윈도우의 신뢰성을 평가하기 위하여 열안정성테스트와 열가속 테스트를 진행하였다. Convection oven (C-DHD3, Chang shin Scientific)을 이용하여 25~50℃의 온도에서 120분 지속 후 전압-투과도 특성을 측정하여 분석하였고 열 가속 테스트는 80℃에서 총 360시간 동안 실험을 하였으며 측정간격은 24시간으로 하였다.
이를 최소화하기 위해 스크린프린팅방법으로 실런트를 기판에 프린팅하고 4 μm 직경을 갖는 폴리비드를 스페이서(spacer)로 사용하였다.
스마트윈도우의 열적 신뢰성 평가를 위하여 투과율 측정을 그림 2의 Shenzhen Linshang사의 LS183 측정기를 사용하였다. 투과도는 DC 0~8 V 전압을 인가하여 전압-투과도 곡선으로 측정하였다.

대상 데이터

사용된 3종류의 실런트는 TMB사의 열경화제(A), ㈜신광화학의 UC-1003B (B). UC133B-A (C) 제품 3가지를 사용하였고. 각각의 셀을 그림 1과 같이 제작하였다.
사용된 3종류의 실런트는 TMB사의 열경화제(A), ㈜신광화학의 UC-1003B (B). UC133B-A (C) 제품 3가지를 사용하였고.

성능/효과

1) 3종의 실런트 모두 25℃, 50℃와 80℃ 2시간 온도 유지 후 온도별 투과율의 특성을 측정한 결과전압-투과도 곡선을 통해 차이가 없음을 확인하였다. 이러한 결과는 적용된 실런트 모두 스마트윈도우 적용이 가능한 것을 확인하였고 스마트 윈도우는 80℃까지 열적 신뢰성을 확인할 수 있었다.
2) 열 가속 테스트 결과 UC-1003B 실런트의 경우투과율 변화가 2%, 열경화제와 UC133B-A 실런트의 경우의 투과율 변화는 1% 이내인 것을 확인하였다. 이러한 결과는 액정기반의 스마트 윈도우의 열적 안정성을 확인할 수 있었다.
UC-1003B 실런트의 경우 투과율이 낮아지는 5 V와8 V에서 열안정성 테스트와 비교했을 때 가속테스트의 투과율 변화가 2%로 확인할 수 있었으며, d열 경화제와 UC133B-A 실런트의 경우의 투과율 변화는 1% 이내인 것을 확인하였다.
따라서 액정 스마트윈도우의 액정의 누수를 방지하는 실링공정을 적용하여 제작된 스마트윈도우는 건축물외장인 창호에 적용 가능하다고 판단된다.
또한 스마트윈도우의 제작공정에서 액정의 누수를 막기 위한 실링공정의 필요성을 확인하였고, 무엇보다 건물외피 창호에 적용 가능한 스마트윈도우 개발을 위해서는 외부의 고온 등의 환경에서도 열적안정성의 확보가 매우 중요함을 확인하였다.
세 가지 실런트를 적용한 스마트윈도우 셀의 결과시간의 경과 후 초기의 투과율과 비교하여 1~2%의 낮은 변화의 결과를 얻었으며 이 결과는 액정기반의 스마트 윈도우의 열적 안정성을 확인할 수 있었다.
스마트윈도우 셀의 열안정성을 평가하기 위한 방법으로 25℃, 50℃와 80℃ 2시간 온도 유지 후 실런트별 액정스마트윈도우 투과도 변화율을 그림 3에 나타내었다. 실런트별 온도별 투과율의 특성을 측정하였으며 그 결과 전압-투과도 곡선을 통해 차이가 없음을 확인하였다.
열안정성 및 가속테스트 결과 액정기반의 스마트윈도우의 내부 실링을 위한 실런트를 적용하면 실내외온도가 상승되는 경우에도 스마트윈도우의 기반이 되는 액정 누수를 확인할 수 없었고 안정적인 투과율 특성을 확인할 수 있었다.
열안정성 측정 결과 적용된 실런트 모두 온도에 상관없이 일정한 투과율 변화를 보였다. 이러한 결과는 적용된 실런트 모두 스마트윈도우 적용이 가능한 것을 확인하였으며, 액정기반의 스마트 윈도우는 80℃ 고온에서 열적으로 안정한 신뢰성을 확인할 수 있었다.
열정안정성과 열 가속 시험평가 후 적합한 인가전압에 따른 투과율을 분석하여 실런트의 스마트윈도우 적용 확인 및 건축물외피용으로 활용이 가능함을 확인하였다.
2) 열 가속 테스트 결과 UC-1003B 실런트의 경우투과율 변화가 2%, 열경화제와 UC133B-A 실런트의 경우의 투과율 변화는 1% 이내인 것을 확인하였다. 이러한 결과는 액정기반의 스마트 윈도우의 열적 안정성을 확인할 수 있었다.
1) 3종의 실런트 모두 25℃, 50℃와 80℃ 2시간 온도 유지 후 온도별 투과율의 특성을 측정한 결과전압-투과도 곡선을 통해 차이가 없음을 확인하였다. 이러한 결과는 적용된 실런트 모두 스마트윈도우 적용이 가능한 것을 확인하였고 스마트 윈도우는 80℃까지 열적 신뢰성을 확인할 수 있었다.
열안정성 측정 결과 적용된 실런트 모두 온도에 상관없이 일정한 투과율 변화를 보였다. 이러한 결과는 적용된 실런트 모두 스마트윈도우 적용이 가능한 것을 확인하였으며, 액정기반의 스마트 윈도우는 80℃ 고온에서 열적으로 안정한 신뢰성을 확인할 수 있었다.
최종적으로 적용된 실런트 모두 액정 스마트윈도우의 실링을 위한 공정의 접합한 소재임을 확인하였고, 열안정성과 열 가속 테스트를 통하여 액정스마트윈도우의 열적 신뢰성 확보가 가능하다고 판단된다.

후속연구

실질적으로 액정기반 스마트윈도우의 건물외피 창호적용을 위하여 대면적 스마트윈도우의 열안정성 검증을 위한 후속 연구의 수행이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스마트윈도우 기술이 주목받는 이유는 무엇인가?	특히 도심 건물의 고층화와 창호의 면적이 증가함에 따라 건물의 에너지 사용량이 증가하고 쾌적한 환경과 개인의 프라이버시의 보호가 필요하게 되었다 [1-3]. 따라서 건물에너지의 체계적인 관리와 에너지 절감 및 사생활보호에 대한 필요성이 부각되고 있으며 이를 해결하기 위한 방안으로 스마트윈도우 기술이 주목받고 있다 [1-5].
	액정스마트윈도우의 신뢰성을 평가하기 위한 방법은 무엇인가?	액정스마트윈도우의 신뢰성을 평가하기 위하여 열안정성테스트와 열가속 테스트를 진행하였다. Convection oven (C-DHD3, Chang shin Scientific)을 이용하여 25~50℃의 온도에서 120분 지속 후 전압-투과도 특성을 측정하여 분석하였고 열 가속 테스트는 80℃에서 총 360시간 동안 실험을 하였으며 측정간격은 24시간으로 하였다.
	열안정성테스트와 열가속 테스트는 어떻게 진행되었는가?	액정스마트윈도우의 신뢰성을 평가하기 위하여 열안정성테스트와 열가속 테스트를 진행하였다. Convection oven (C-DHD3, Chang shin Scientific)을 이용하여 25~50℃의 온도에서 120분 지속 후 전압-투과도 특성을 측정하여 분석하였고 열 가속 테스트는 80℃에서 총 360시간 동안 실험을 하였으며 측정간격은 24시간으로 하였다.

참고문헌 (12)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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