과학기술정보통신부 산하 한국재료연구원(KIMS) 에너지전자재료연구실 김소연·임동찬 박사 연구팀이 국내에서 처음으로 유기물 기반의 스마트 창호(smart window) 필름을 개발했다.

이 필름은 평상시에는 햇빛을 이용해 전기를 생산하고, 바깥 날씨 상황에 따라 창의 색깔을 밝거나 어둡게 조정할 수 있다. 색과 밝기를 다르게 하면 열의 흡수와 반사가 조절돼 건물 에너지 손실을 줄이는 효과가 있다.

기존 스마트 창호 기술은 무기물을 기반으로 제작돼 높은 열을 가하는 공정(고온공정)을 필요로 하거나 유연하지 않아 쓰임이 제한적이었다. 연구팀은 이러한 문제점을 유기물을 기반으로 태양전지와 전기변색 소자를 융합한 모듈을 제작해 해결했다.

이 기술이 적용된 스마트 창호는 휘어지는 유연성을 갖춰 기존 건축물뿐만 아니라 곡률이 있는 곳에도 적용할 수 있다.

재료연구원은 앞으로 자동차, 항공기 등과 같은 다양한 시장으로도 확대할 수 있을 것으로 내다봤다.

스마트 창호 시장 규모는 2023년 기준 약 823억 달러(약 94조 원)에 이를 것으로 추산된다. 정부의 탄소 중립·그린뉴딜 정책으로 시장전망이 밝은 편이다.

김소연 선임연구원은 "이번 연구는 유기물을 기반으로 고성능 태양전지와 전기변색 소자를 융합해 스마트 창호 시장의 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 큰 의미가 있다"고 말했다.

임동찬 책임연구원은 "유기태양전지와 전기변색 소자뿐만 아니라 사물인터넷(IoT) 센서와 융합을 통해 향후 스마트시티 구축에도 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

재료연구원은 과학기술정보통신부 소재혁신선도프로젝트사업과 산업통상자원부(이하 산업부) 에너지기술개발사업의 지원을 받아 이 연구를 수행했다.

재료연은 올해 산업부 스마트 특성화 기반구축사업을 통해 양산화 기술 개발과 관련 기업 지원에도 나설 예정이다.

연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature)의 자매지인 커뮤니케이션 머터리얼즈(Communications Materials)를 비롯해 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal) 등에도 실렸다.