초록 ▼

연구개요
에너지 절감의 문제가 시대적 이슈로 대두되고 있다. 이에 따라 에너지 절감 효과가 있는 스마트 윈도우에서 능동형과 수동형의 장점과 단점을 상보하는 융합형 전기변색-열변색이 동시에 구현이 가능한 다층 하이브리드 스마트 윈도우 소자를 개발하기 위하여 재료의 물성을 분석하여 변색 효율이 좋은 전기변색, 열변색 물질 및 투명전극을 선정하고, 박막 증착을 위한 증착시간, 기체의 분압, 박막의 두께 등과 같은 증착 조건의 최적화를 실현하였다. 열변색층이 전기변색 윈도우의 이온저장층 역할을 하도록 소자의 구성을 설정하여 하이브리드

연구개요
에너지 절감의 문제가 시대적 이슈로 대두되고 있다. 이에 따라 에너지 절감 효과가 있는 스마트 윈도우에서 능동형과 수동형의 장점과 단점을 상보하는 융합형 전기변색-열변색이 동시에 구현이 가능한 다층 하이브리드 스마트 윈도우 소자를 개발하기 위하여 재료의 물성을 분석하여 변색 효율이 좋은 전기변색, 열변색 물질 및 투명전극을 선정하고, 박막 증착을 위한 증착시간, 기체의 분압, 박막의 두께 등과 같은 증착 조건의 최적화를 실현하였다. 열변색층이 전기변색 윈도우의 이온저장층 역할을 하도록 소자의 구성을 설정하여 하이브리드 구조를 설계하였다. 능동적인 전기변색과 수동적인 열변색이 동시에 구현되어 적외선에서 자외선 영역에 이르는 태양에너지의 투과와 차단을 조절할 수 있는 하이브리드 스마트 윈도우 소자를 개발하였다. 다양한 분야에 응용될 수 있도록 윈도우의 질적향상을 위해 노력하고 있다.

연구 목표대비 연구결과
연차별로 1차년도에는 전기변색 유리의 제조를 위한 최적 물질 및 전극 선택 및 공정 조건 (산소분압, 증착속도, 구동전력 등) 확보하고 다양한 박박 증착과정 실험을 통해 균일한 박막 제조과정 선택하였고 이를 통해 전기변색 셀을 제작하여 전기변색 특성을 분석하였다. 졸-겔 방법 보다는 스퍼터링 방법을 통해 제작한 박막의 경우 균일하고 내구성이 우수한 결과를 얻었다. 또한 박막의 두께는 200~1000nm 정도로 형성되었다. 2차년도에는 열변색 유리의 제조를 위한 최적 물질 선택 및 공정 조건 확보하고 기판을 다양화하여 열변색 셀의 특성을 분석하였으며 사이클링 테스트를 통해 내구성을 점검하였다. 후공정 과정을 진행한 경우 산화바나듐 박막의 품질이 더 우수하였다. 또한 산소분압등 공정조건에 따라 전이온도가 달라지는 이력곡선이 나타났다. 3차년도에는 액상, 고상전해질을 사용하여 소자를 제작하여 특성을 확인하였다. 액상의 경우 효율은 우수하였으나 사이드에서의 변화 및 버블이 생성되는 문제가 발생하였다. 고상의 경우 효율은 낮았으나 공정의 단계를 줄이고 안정된 전해질 박막을 형성할 수 있었다. 최종적으로 열변색 half-cell을 이온저장층으로 활용하는 전기변색-열변색 하이브리드 구조 소자 제작을 위한 최적 조건 및 전해질의 조건 확보 등을 목표로 연구를 진행하였다. 이를 통해 국제/국내학술지에 총 4건의 연구 논문을 발표하고 국제/국내 학회에서 18건의 발표를 진행하였으며 현재 SCI급 학술지에 2편의 논문이 투고 중에 있다.

연구개발결과의 중요성
에너지와 온난화 문제로 인해 온실가스 배출 및 에너지 효율화 규제가 강화되고 있는 시대적 흐름에 맞추어, 우리나라의 경우도 규제에 대한 정책이 요구되고 시행되고 있다. 점차적으로 건축물의 윈도우 면적이 증가하고 있어, 이를 통해 여름철의 경우 외부에서 열이 침입하고 겨울철의 경우 실내의 열이 외부로 방출되는 에너지에 대한 절감대책이 필요하다. 투과 차단을 조절할 수 있는 스마트 유리 중 전기변색 및 열변색 유리는 그 장점으로 인해 스마트 윈도우 시장의 큰 부분을 차지하고 있다. 전기변색 유리의 경우 국외에서는 이미 응용되고 그 기능을 증대시키기 위한 연구들이 진행되고 있으나 국내에서는 산업화가 아직 이루어지고 있지 않다. 또한, 전기변색과 열변색 유리의 경우 이미 세계적인 연구그룹들과 회사에서 그 특허를 독점하고 있어 후발 주자인 국내에서 산업화할 경우, 특허 회피가 쉽지 않은 상황이다.
이러한 상황에서 에너지 절감이라는 기존 스마트 유리의 장점을 살리고 단점을 보완할 수 있는 하이브리드 윈도우에 대한 연구가 필요하였다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) 1차년도에서 전기변색 박막을 증착을 위해 졸-겔(sol-gel)방법과 스퍼터링 방법을 선택하였는데 스퍼터링 방법이 더 안정적이고 품질이 우수한 박막을 제조할 수 있었다 ... 5
• 2) 2차년도에서 열변색 박막을 증착을 위해 졸-겔 방법과 스퍼터링 방법을 시도하였는데 스퍼터링 방식이 더 안정적이고 품질이 우수한 박박을 제조할 수 있었다 ... 7
• 3) 3차년도에서 전기변색에 필요한 전해질에 대한 실험과 하이브리드 구조의 소자 제작에 대한 연구를 진행하였다 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 16
• 끝페이지 ... 28