날씨 따라 색깔 변하며 전기 저장하는 '스마트 윈도' 나온다

스마트 윈도 제조 원천기술로 활용될 수 있는 전기변색-슈퍼커패시터 이중기능 소자 구동 모식도.

햇빛 투과도를 조절해 냉·난방비를 절감하면서 전기 충·방전을 할 수 있는 '스마트 윈도' 제조 원천 기술이 개발됐다.

과학기술연합대학원대학교(UST)는 본교 석·박사통합과정을 졸업한 한지수 한화솔루션 첨단소재연구소 선임연구원 등이 이런 기술을 개발했다고 18일 발표했다. 해당 논문은 에너지 관련 분야 상위 1.5% 저널로 꼽히는 '인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치' 표지논문으로 실렸다.

이번 연구의 골자는 전도성 고분자를 활용한 변색 기능과 고효율 에너지저장장치(ESS)인 슈퍼커패시터 특징을 동시에 갖는 소자를 개발한 것이다.

연구팀은 전도성 고분자에 유기물을 첨가해 안전성을 높인 'PEDOT:PSS-GOPS'와 고성능 신소재인 그래핀을 결합한 전극을 제조했다. 이 전극으로 만든 소자에 리튬 이온이 든 전해질을 주입한 후 전압을 가하면 색상이 변하면서 충전이 되고, 반대로 방전시엔 투명하게 색상이 변한다. 이 소자는 통상 투명전극으로 쓰이는 인듐주석산화물(ITO)보다 충전 용량이 5배 이상 높았다.

연구팀 관계자는 "충방전 시스템과 이를 시각적으로 보여줄 수 있는 시스템을 하나로 통합한 기술"이라며 "채광을 조절할 수 있는 건물 및 자동차용 스마트 윈도, 각종 디스플레이, 항공기 자재 등 여러 분야에서 응용이 기대된다"고 말했다.

이 기술은 제1저자로 참여한 한지수 한화솔루션 연구원이 UST 석박사통합과정(ICT 차세대소자공학)에 있을 때 수행한 연구 결과물이다. 한 연구원의 지도교수인 김주연 한국전자통신연구원(ETRI) 선임연구원, 한남대 연구진 등이 참여했다. UST는 과학기술정보통신부 직할 교육기관으로 ETRI 등 전국 32개 연구소에서 인공지능(AI), 우주항공, 에너지 등 분야 전공 석박사과정 46개를 운영중이다.

이해성 기자