전북대 교수들, 카본블랙 광셔터 개발…"실내 에너지 효율↑"

전북대학교는 공대 대학원 JBNU-KIST 산학연융합학과·고분자나노공학과의 임영진, 김민수 교수가 잉크의 주요 원료인 카본블랙 입자와 전기영동을 접목해 광대역 빛의 제어가 가능한 광셔터를 개발했다고 24일 밝혔다.

전기영동(Electrophoresis)은 전극 사이의 전기장 하에서 용액 속의 전하가 반대 전하의 전극을 향하여 이동하는 화학현상이다.

전북대는 이번 연구 성과를 통해 종래 기술을 적용한 스마트 윈도 방식보다 건축물의 효율적인 에너지 절감 효과를 기대할 수 있게 됐다고 전했다.

특히 자동차 유리창과 선루프 등에 적용 시 개방감 및 뛰어난 열 차단 효과로 미래 지능형 자동차 시장의 핵심부품으로 주목받을 것으로 기대된다.

전기적 신호로 투명도를 조절하는 기존 스마트 윈도는 전압을 이용해 빛의 산란과 투과를 가역적으로 전환하는 것이 가능했지만, 빛의 산란을 이용할 때 필연적으로 빛이 새어 나오는 문제가 있었다.

또 동작 온도의 제한성 때문에 주로 실내에서만 적용되고 소비전력이 높다는 한계가 있다.

연구진은 이런 점들을 극복하기 위해 빛을 광대역으로 흡수할 수 있는 카본블랙 입자를 유전체 오일에 분산시키고 입자의 위치를 전기적으로 제어해 빛의 효율적인 차단과 투과를 구현해 냈다.

이번에 개발된 광셔터는 카본 입자를 사용하기 때문에 태양광 자외선에 의한 변색의 우려도 해소했고, 영하 50도에서 영상 120도까지 광범위한 온도 범위에서 낮은 전압으로도 구동할 수 있어 극한 외부 환경에도 적용할 수 있다.

이번 연구는 나노기술 분야의 국제학술지인 '스몰'(Small, IF=15.153) 최신호에 게재됐다.

임 교수는 "카본블랙을 이용한 광셔터는 20V 내외의 낮은 전압으로 구동되고, 전압 인가를 하지 않아도 투명 상태가 유지된다"며 "온도 의존성이 낮아 어떤 환경에서도 빛의 투과 및 차단이 가능한 매력적인 기술로 응용범위가 넓을 것으로 기대된다"고 말했다.

/연합뉴스