가천대 연구팀, 추운 날씨에도 색이 빠르게 변하는 '전기변색 소자' 개발

세계적 학술지 'Small'에 연구 성과 게재, 스마트 윈도우·디스플레이 상용화 기대

【파이낸셜뉴스 성남=장충식 기자】 가천대학교는 반도체공학과 최두호 교수 연구팀이 전기 자극에 따라 색이 변하는 '전기변색 소자'의 반응 속도를 추운 날씨에도 빠르게 유지할 수 있는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

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.

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.

[e-mail] 장충식 기자