세계적 학술지 ‘Small’에 연구 성과 게재… 스마트 윈도우·디스플레이 상용화 기대
가천대 반도체공학과 석사과정생 박재우, 이찬경, 지도교수 최두호(사진 좌측부터)
가천대학교 반도체공학과 최두호 교수 연구팀이 전기 자극에 따라 색이 변하는 ‘전기변색 소자’의 반응 속도를 추운 날씨에도 빠르게 유지할 수 있는 기술을 개발했다.
이 연구 결과는 논문명 ‘Enhancing the Inherently Limited Electrochromic Redox Reactions via Integration with a Transparent Planar Heater’로 세계적 과학 저널 ‘Small(IF 13.0, JCR 상위 7.2%)’에 지난 10일 게재됐다. 이번 연구의 제1저자는 반도체공학과 석사과정 박재우, 이찬경 원생이 공동으로 참여했으며, 교신저자는 지도교수인 최두호 교수가 맡았다.
전기변색 소자는 창문이나 디스플레이에 쓰이는 기술로, 전기를 흘리면 색이 변해 빛을 조절할 수 있다. 스마트 윈도우처럼 햇빛의 양을 조절하거나 자동차 디스플레이의 시인성을 높이는 데 유용하지만, 온도가 낮아지면 색이 변하는 속도가 느려져 실생활에 적용하는 데 한계가 있었다.
연구모식도(전기변색 장치와 투명 히터를 통합하여 전기변색 속도를 향상시키는 방법)
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 얇고 투명한 '투명히터(발열기)'를 소자 안에 함께 넣는 ‘통합형 전기변색 소자’를 제안했다. 유리에 눈에 보이지 않을 정도로 얇은 고성능 투명면상발열체를 깔아 유리 표면을 따뜻하게 만드는 방식이다. 이 소자는 90% 이상의 가시광선 투과율과 빠른 발열 특성을 갖추고 있으며, 낮은 온도에서도 안정적인 작동이 가능한 것으로 확인됐다.
실험 결과, 이 기술을 적용한 소자는 실내 온도는 물론 영하 17.9도의 극한 환경에서도 안정적으로 작동했다. 특히 기존 기술에 비해 색이 사라지는 속도는 약 2.4배, 색이 생기는 속도는 1.5배 빨라졌고, 색 변화의 폭도 넓어져 더 다양한 색 조절이 가능해졌다.
최두호 교수는 “이번 연구는 기존 전기변색 기술이 지니고 있던 고질적인 한계를 극복한 성과”라며, “특히 혹한의 환경에서도 안정적으로 작동한다는 점에서, 스마트 윈도우는 물론 자동차 부품, 친환경 건축 자재 등 다양한 산업 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 삼성미래기술육성센터, 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 문의: 가천대 반도체공학과 최두호 교수 031-750-5523