RMIT 연구실 스마트 윈도우용 스프레이코팅 공법 개발

멜번 RMIT 대학 델라 가스페라 연구실에서 스마트 윈도우에 사용하는 나노 투명 전극 소재 필름 제조에 스프레이 코팅 공법을 개발했다.

재료공학 분야 세계적인 저널 ‘Advanced Materials Interfaces’에 실린 논문에서 연구진은 열을 차단하고 전기를 전도할 수 있는 투명 코팅을 만드는 간단한 방식으로 에너지 절약형 스마트 윈도우와 열 저항 유리 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 길을 열었다.

RMIT 연구진이 개발한 스프레이 코팅 공법은 초박형, 비용 효율적으로 현재 투명 전극 산업표준 성능에 필적하는 것이다. 투명 전극은 유리와 금속의 최상의 특성을 단일 구성 요소에 결합해 가시광선이 통과하는 전도성 투명 코팅이다.

스마트 윈도우, 터치스크린 디스플레이, LED 조명, 태양 전지판을 포함한 기술의 핵심 부품인 코팅은 현재 고가의 원재료에 의존하는 시간 소모적인 공정을 통해 만들어지고 있다.

RMIT 연구진에 따르면 이번에 개발된 스프레이 공법은 빠르고 확장 가능하며 쉽게 구할 수 있는 저렴한 재료에 기반한 것이다. 연구진에 따르면 이 공법은 에너지 절약과 조광성이 모두 있는 스마트 윈도는 물론 기존의 유리 패널을 자외선과 적외선을 최소화하기 위해 특수 층으로 코팅하는 저방사성 유리 제작을 단순화할 수 있다.

수석 연구원 엔리코 델라 가스페라 박사는 이러한 선구적 접근방식은 에너지 절약형 창문 비용을 크게 낮출 수 있다고 말했다. 델라 가스페라 선임강사는 “스마트 윈도우와 저방사(Low-E) 유리는 건물 내부의 온도를 조절해” 친환경 혜택은 물론 재정적 절약에도 도움이 되지만 제조하기에 여전히 비싸고 어려운 점이 문제였다고 설명했다.

박사는 연구팀이 “이러한 혁신적인 유형의 코팅을 더욱 발전시키기 위해 산업계와 협력하기를 원한다”며 “최종 목표는 스마트 윈도우를 훨씬 더 광범위하게 이용할 수 있게 해 에너지 비용을 절감하고 신규 및 개조 건물의 탄소 발자국을 줄이는 것”이라고 밝혔다.

RMIT연구진이 개발한 사람의 머리카락보다 100배 이상 얇은 초박막 투명코팅은 가시광선만 통과시킬 뿐 유해한 자외선과 적외선 형태의 열을 모두 차단한다.

스마트 유리와 스마트 윈도용 세계 시장 규모는 2022년까지 69억달러, 저방사 유리 시장은 2024년까지 약 394억달러에 이를 것으로 전망된다. 뉴욕 엠파이어 스테이트 빌딩은 스마트 유리창 설치 후 240만 달러의 에너지 절감과 4,000톤의 탄소 배출량 감축을 보고했다.

멜번 유레카 타워는 건물 밖 3m 밖 상공 300m에 방문객을 세울 수 있는 유리 큐브인 “에지”에 스마트 유리를 사용했다. 이 유리는 큐브가 건물 가장자리 밖으로 이동할 때는 불투명한 상태에서 완전히 나간 후에는 투명해진다.

RMIT 응용화학과 박사후보생인 제1저자 김재원씨는 연구 다음 단계는 저온에서 분해되어 플라스틱에 코팅이 증착되어 플렉시블 전자에 사용할 수 있는 선구물체를 개발하는 것은 물론 증착 규모를 확대해 더 큰 시제품을 생산하는 것이라고 밝혔다. 그는 연구진이 사용한 스프레이 코팅기가 자동 제어, 프로그램되기 때문에 컨셉을 증명할 수 있는 대형 패널을 제조하는 것은 상대적으로 간단하다고 설명했다.