• 햇빛 강하면 어두워지는 ‘종이’, 휴대성·경제성 다 잡았다
    햇빛 강하면 어두워지는 ‘종이’, 휴대성·경제성 다 잡았다
    기계연, 에너지 저장하며 빛 투과 조절하는 ‘투명 종이 소자’ 개발
    • 이정민 기자
    • 승인 2017.08.29 16:58
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    광반응 전기변색 투명종이 개념도.사진=기계연 제공

    [굿모닝충청 이정민 기자] #. A씨는 집 한 쪽 벽면 통유리 위에 한국기계연구원이 개발한 ‘광반응 전기변색 투명 종이’를 부착했다. 햇빛이 강한 날이면 저절로 어두워져 거실이 뜨거워지는 것을 막아주고, 빛이 모자랄 때는 투명하게 바뀌어 실내에 빛을 통과시켜 큰 만족을 느끼고 있다.

    #. B씨의 자동차 유리창에는 광반응 전기변색을 이용한 투명 종이가 코팅돼 있다. 한 여름 뙤약볕이 내리쬘 때는 유리가 어두워져 빛을 차단하고, 빛이 약할 때는 다시 유리가 밝아져 밤 운전도 걱정이 없다.

    빛의 양에 따른 투과도 조절이 가능한 '광반응 전기변색 투명종이'가 개발됐다. 외부의 전원 없이도 구동이 가능해 다양한 환경에서 활용될 전망이다.

    한국기계연구원 나노응용역학연구실 현승민 박사와 KAIST 한승민 교수 공동 연구팀은 이 같은 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

    지금까지 빛이 강할 때 검게 변하고, 약할 땐 투명하게 변하는 등 빛의 양을 조절하는 광반응 전기변색 투명 종이는 지금까지 외부 전력원이 없이는 구동할 수 없었다.

    또 투명한 유리로 만들기 때문에 이동성이 떨어지고 유연한 제품에는 활용할 수 없다는 한계가 있었다.

    연구팀은 나노 셀룰로오스를 이용해 유연한 광반응 전기변색 투명 종이를 만들었다. 나무에서 추출하는 셀룰로오스는 인체 친화적일 뿐 아니라 유연하다는 장점이 있다.

    이를 나노 수준으로 미세하게 가공하여 빛 투과도 99.1%의 투명한 종이를 만들고, 그 위에 은 나노선과 환원 그래핀 복합체를 아주 얇은 나노 그물망 형태로 만들면 전기가 잘 통하는 투명한 종이가 된다.

    광반응 전기변색 투명종이의 구조.사진=기계연 제공

    이렇게 제작한 투명 종이 위에 독특한 성질을 갖는 텅스텐 산화물을 나노 입자로 코팅했다.

    텅스텐 산화물은 배터리처럼 에너지를 저장할 때는 색이 검게 변하고 다시 저장했던 에너지를 사용해 투명해지는 특성이 있다. 이를 이용하면 외부의 전원 없이도 전기변색이 가능하기 때문에 웨어러블 기기나 아웃도어 등 다양한 환경에서 활용이 가능하다.

    이 기술로 여름철 냉방 등 에너지 절감 효과도 기대된다.

    연구팀이 개발한 투명 종이를 상자 벽면에 부착해 내부의 온도 변화를 측정한 결과 전기변색 효과가 나타나기 전에는 온도가 31% 증가했지만 광반응에 따라 상자가 검게 변하자 8% 밖에 증가하지 않았다.

    기계연 현승민 박사는 “우리 피부를 빛에 따라 태우는 멜라닌 색소의 작용을 보면서 얻은 아이디어로 기존 전기변색 제품의 휴대성과 유연성 한계를 극복한 기술”이라며 “작게는 웨어러블 제품부터 크게는 대형 건물의 외벽까지 다양한 분야에 활용할 수 있는 기술이 될 것”이라고 말했다.


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