초록 ▼

□ 연구개요
스마트윈도우에 적용을 위한 전기변색 소자의 전기화학적 동작원리 및 소자구조를 대체하여, 칼코게나이드 물질의 상변화에 따른 현격한 광특성 변화를 활용하여, 높은 변색효율, 고속 동작, 높은 안정성, 낮은 제조비용 등의 요건을 만족하는 핵심 요소 기술들을 개발하고 칼코게나이드 상변화 전기변색 소자를 개발함

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 본 연구과제는 스마트윈도우에 적용을 위해 기존 스마트윈도우의 산화·환원에 기반한 전기화학적 동작원리 및 소자구조를 대체하여, 칼코게나이드(chalcogenide) 재료

□ 연구개요
스마트윈도우에 적용을 위한 전기변색 소자의 전기화학적 동작원리 및 소자구조를 대체하여, 칼코게나이드 물질의 상변화에 따른 현격한 광특성 변화를 활용하여, 높은 변색효율, 고속 동작, 높은 안정성, 낮은 제조비용 등의 요건을 만족하는 핵심 요소 기술들을 개발하고 칼코게나이드 상변화 전기변색 소자를 개발함

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 본 연구과제는 스마트윈도우에 적용을 위해 기존 스마트윈도우의 산화·환원에 기반한 전기화학적 동작원리 및 소자구조를 대체하여, 칼코게나이드(chalcogenide) 재료의 상변화(phase change) 특성을 활용하여 광학 특성을 고속 제어하는 전기 변색 소자의 개발을 목표로 총 3년가 진행되었음.
○ 스마트윈도우 적용을 위한 전기변색소자는 가시광 및 근적외선 영역에 대한 높은 변색효율/광학대비, 고속 스위칭을 위한 빠른 응답시간, 높은 안정성 및 수명, 낮은 전력소모량 및 낮은 제조비용 등의 요건을 만족해야 함.
○ 1차년도에는 스마트윈도우 적용을 위한 전기변색 소자에 요구되는 칼코게나이드 물질의 결정질/비정질 상변화에 따른 광학적 특성 변화 인자들의 주요 재료/공정 변수에 대한 영향력을 정규화하고, 2차년도에는 대면적, 저 제조비용, 대량생산 가능한 칼코게나이드 전기변색 소자 제조 공정을 확립하며, 3차년도에는 칼코게나이드 전기변색 소자의 셋/리셋 반복 동작에 대한 피로 특성 및 신뢰성 개선을 위한 연구 등의 핵심 요소기술들을 확보함.
○ 구체적으로 칼코게나이드 Ge₂Sb₂Te₅, Ag₈In₁₄Sb₅Te₂₃, Se₉₀Te₁₀:Ag_x, Se-Te-S 삼원화합물 박막 등의 광학 물성 설계 및 특성 예측을 수행하여 설계 표준 마련하고, 각 인자에 대한 결과 유관성 평가 방법 제시 후 회귀분석을 수행함. 최고 광투과율, 최대 광학대비, 최고 스위칭 속도, 최저 소비전력을 구현할 수 있는 칼코게나이드 화합물 소재 개발, 조성 설계, 제조방법 제안, 평가방법 제시 등을 통한 스마트윈도우 적용을 위한 전기변색소자 개발 및 성능 평가를 수행함.

□ 연구개발결과의 중요성
○ 본 과제 수행을 통해 가시광영역에서 광투과율이 우수한 칼코게나이드 Se-Te-S 삼원화합물 박막의 광학대비, 스위칭속도, 소비전력이 제어 가능하며 화학적, 구조적 물성과의 유관성을 입증하고 주요 인자를 제시함으로써 최종에너지 소비량에서 1/4의 소비율을 차지하는 건물 에너지 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 스마트 윈도우의 핵심 기술로 설계 표준이 획득되었음.
○ 본 연구 과제를 통하여 획득한 소재 핵심 기술들은 환원착색 음극변색물질/산화착색 양극변색물질 구조 및 소재로 구현되는 기존 스마트윈도우 응용 기술의 새로운 패러다임을 제공할 수 있고, 향후 NT/ET 과제와 접목할 수 있는 연구 과제로 확대/심화시킬 수 있음.
○ 본 연구 과제를 통해서 확보된 기술들은 수년 내에 산업화될 전기변색소자의 핵심 기술들의 시장 파급 효과는 매우 클 것으로 판단됨. 특허화를 통하여 소재/부품/장비 기술의 국산화로 차세대 전기변색소자 분야의 핵심 원천기술을 선점할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) 칼코게나이드 Ge2Sb2Te5 박막의 변색 특성 ... 6
• (2) 칼코게나이드 Ag2Se 박막의 변색 특성 ... 8
• (3) 칼코게나이드 Se90Te10:Agx 박막의 변색 특성 ... 10
• (4) 칼코게나이드 Se-Te-S 삼원화합물의 광투과율 특성 ... 12
• (5) 칼코게나이드 Se-Te-S 삼원화합물의 스위칭 특성 ... 16
• (6) 칼코게나이드 Se-Te-S 삼원화합물의 광학대비 ... 21
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 26
• 4. 참고문헌 ... 26
• 5. 연구성과 ... 28
• 끝페이지 ... 29