햇빛이 강한 한낮에는 투명한 유리창을 통해 맞은편 건물에서 반사되는 햇빛이 들어와 눈이 부실 때가 있다. 매번 햇빛이 비치는 시간에 따라 블라인드를 조절하기도 번거롭다. 블라인드를 치고 나면 바깥이 전혀 보이지 않아 금세 답답해지기도 한다. ‘창문’만으로도 햇빛이 투과하는 양을 조절할 수 있다면?
POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 전자전기공학과 최수석 교수·이재욱 석사· 박사과정 남승민 씨 연구팀은 산란 없이 투명상태가 유지되고 투명한 밝기를 자유자재로 조절하는 스마트 윈도우(Smart Window)를 개발했다. 적은 전압으로도 빠르게 반응해, 기존 스마트 윈도우와 달리 상용화된 디스플레이의 회로 구동 부품을 그대로 사용할 수 있다는 게 특징이다.
이 연구성과는 국제 학술지 ‘옵티컬 머터리얼스 익스프레스(Optical Materials Express)’ 표지논문으로 최근 선정 발표되었다.
기존의 고분자 산란이나 입자 산란 방식으로 만든 스마트 윈도우는 불투명한 특성으로 맑은 창의 투명상태를 저감하고, 구동 시 100볼트(V)에 가까운 높은 전압이 필요했다. 전기 변색 방식 스마트 윈도우의 경우도 화면이 커질수록 특성이 저하돼 큰 화면을 구현하기 어렵고 반응 속도가 느리다는 한계가 있었다.
연구팀은 카이랄 게스트 호스트라는 독특한 기술의 최적화된 설계와 소자·소재 개발을 통해서 이러한 한계를 모두 뛰어넘은 스마트 윈도우를 선보였다. 이 윈도우는 구동 전압이 20V로 기존의 5분의 1 수준일 뿐만 아니라, 12밀리초(ms, 1ms=1,000분의 1초)의 빠른 응답속도를 자랑한다. 이는 일반적인 디스플레이의 구동 전압 조건과 60헤르츠(Hz)급의 화면 전환 동작을 만족하는 조건이다. 특히, 산란 없이 투명도가 유지되고 대면적으로 제작할 수 있는 데다가, 디스플레이 구동환경과 호환된 자유로운 투명·밝기 조절이 특징이다.
이 기술은 디스플레이 부품과 구동 기술을 활용해, 향후 투명한 디스플레이, 증강현실(AR) 기기, 자율주행 자동차, 기능성 건물 등 다양한 융합산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 이 연구는 한국산업기술평가관리원, 산업기술 혁신 디스플레이 혁신공정 사업, 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 이뤄졌다.
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