2016 특허정보로 본 Future Windoor
3회 넥스트글라스 ‘스마트 글라스 내장형 조립식 벽체’
건축물 열효율성에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 차열유리와 차양의 대안으로 자체 채광조절이 가능한 스마트 글라스 제품이 떠오르고 있다. 창호상태 제어, 블라인드 기능, 미디어 파사드까지 가능한 스마트 글라스 제품 특허를 통해 그 기술력을 들여다본다.
스마트 글라스 전문제조업체인 넥스트글라스가 지난해 10월 6일 특허청에 등록번호 ‘10-1559945’의 ‘스마트 글라스 내장형 조립식 벽체’ 특허를 정식 등록했다.
이번 특허를 통해 넥스트글라스는 스마트 윈도우를 내장시킨 조립식 벽체의 유리를 투명 또는 불투명 상태로 제어함으로써 시야 확보 및 사생활 보호도 가능한 제품을 구현해냈다.
최근 부상하고 있는 ‘스마트 윈도우’는 태양광의 투과율을 조절하고 에너지효율을 높인 제품을 뜻하며 제어여부에 따라 능동형·수동형 스마트 윈도우로 나뉜다. 이미 널리 쓰이고 있는 로이유리를 비롯해 서모크로믹 윈도우(Thermochromic window), 포토크로믹 윈도우(Photochromic window)가 수동형 스마트 윈도우에 포함된다. 또한, 능동형 스마트 윈도우는 액정 등을 사용해 인위적으로 가시광 투과율을 조절하는 것으로 ON/OFF 버튼을 통해 제어가 가능하다. 이러한 능동형 스마트 윈도우에는 TC(Thermochromic window), EC(Electrochromic window), SPD(Suspended Particle Devices)와 본 특허에 사용된 PDLC(고분자 분산형 액정, Polymer Dispersed Liquid Crystal)이 포함되며 PDLC가 최근 각광을 받고 있다.
이번 발명은 벽체의 실시예로, 다른 형태로도 얼마든지 제작이 가능하며, 차양이나 외벽광고 등의 용도로도 활용이 가능하다는 점에서 앞으로도 스마트글라스를 활용한 건자재 개발이 활발히 이어질 것으로 예상된다.
스마트 글라스 핵심, 고분자분산액정
이번 발명의 주요 구성부분인 스마트 글라스는 전기적으로 온(On)일 때 투명한 상태가 되고, 전기적으로 오프(Off)일 때 불투명한 상태가 되며, 고분자분산액정 디스플레이 소자와 이 소자 양면에 각각 배치된 제1 접합 필름과 제2 접합 필름, 그리고 필름 위에 각각 배치된 제1 글라스와 제2 글라스와 적외선 터치센서로 구성된다.
이중 고분자분산액정 디스플레이 소자는 고분자분산액정 복합막과 제1,2 투명전도성 필름으로 구성되어 있는데, 고분자분산액정 복합막은 제1 투명전도성 필름 위에 고분자분산액정을 균일하게 코팅해서 형성할 수 있다. 두께는 교류전압(AC)의 크기를 고려해 유동적으로 결정될 수 있으며, 이번 특허에서는 교류전압 0V~120V까지 인가할 수 있도록 20㎛(마이크로미터)의 두께로 형성시킨 것을 예로 들고 있다. 제1 투명전도성 필름과 제2 투명전도성 필름은 각각의 베이스 필름과 투명전도성 박막으로 구성되고, 제1, 2 투명 전도성 필름 사이에는 고분자분산액정 복합막이 위치하게 된다. 이때 베이스 필름으로는 PET 필름, COP 필름, COC 필름, PEN 필름 또는 PES 필름이 사용될 수 있으며, 필름의 양면 중 적어도 하나의 면이 50㎛ 이하의 두께로 하드코팅 될 수 있다. 또한, 투명전도성 박막으로는 인듐-주석-산화물(In-Sn Oxide) 박막 또는 아연-산화물(Zn Oxide) 박막을 사용한다. 실시예에 따르면, 적외선 레이저를 이용해 제2 투명전도성 박막을 에칭함으로써 패턴을 형성하고 복수의 영역으로 분할시킨다.
그후 제1 투명전도성 필름과 패터닝 된 제2 투명전도성 필름의 각 영역에는 전기단자가 배치되고, 여기에 전압이 인가되면 스마트 글라스는 투명상태가 된다. 반대로 전압이 인가되지 않으면 OFF상태가 되어 불투명 상태가 된다.
이러한 기능은 스마트 글라스가 제어장치와 전기적으로 연결되어 신호를 통해 구현이 가능해지며, 제어 장치는 센서부, 통신부, 제어부, 인터페이스부, 전원부로 구성된다.
그중 센서부는 적외선 터치센서로 이루어져 터치를 감지한다. 적외선 터치센서의 적외선 송신부와 수신부 사이로 손가락이나 물체가 지나가면서 적외선을 차단하며 터치를 감지할 수 있는 원리다. 이렇게 감지된 결과는 제어부로 제공되며, 적외선 터치센서를 패터닝 된 제2 투명전도성 박막의 각 영역에 배치해 부분적으로 투명 또는 불투명 상태를 만들 수도 있다. 또한 통신부는 스마트폰, 태블릭, 리모컨 등의 외부장치로부터 스마트 글라스의 전기적 상태를 제어하는 명령을 수신하고, 이를 위해 유·무선 통신 방식(NFC, WiFi 등)을 지원하게 된다. 제어부는 센서부의 터치 감지결과 및 통신부 수신명령에 기초해 스마트 글라스를 제어할 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호는 인터페이스부를 통해 스마트 글라스의 각 전기 단자로 제공된다. 전원부는 제어 장치 내 각 구성요소들로 전력을 공급하는 역할을 한다.
소재와 디자인, 사이즈도 선택 가능
본 실시예에 따른 스마트 글라스 내장형 조립식 벽체는 제1 지지기둥, 제2 지지기둥 및 가벽으로 구성되어 있다. 두 지지기둥 사이에 가벽이 들어오며, 가벽은 제1 판재, 제2 판재 및 스마트 글라스로 구성된다. 세 가지 구성요소의 배치 순서는 실시예일 뿐이며 따로 정해져 있지 않다. 지지기둥의 형태와 소재, 스마트 글라스의 프레임 여부 또한 한정되지 않는다.
하부, 중간 및 상부 기둥으로 이루어진 지지기둥을 보면 각 기둥 연결 면에 결합부재가 배치되어 한쪽은 결합홈, 다른 한쪽은 결합돌기(막대 또는 스크류 형상) 형태로 서로 맞물린다. 또한, 실내 바닥과 접촉하는 하부 기둥의 밑면과 실내 천장과 접촉하는 상부 기둥의 윗면에는 탄성 부재가 적용되어 밀착력을 높이고 기둥 지지력도 향상시키는 역할을 한다. 아울러 기둥에 의해 실내 구조물이 손상됨을 방지한다. 중간 기둥의 길이는 조절 가능하도록 구현한다.
각 지지 기둥의 한 측면에 세로방향으로 형성된 결합 부재가 있어 가운데 가벽을 이루는 제1, 2 판재와 스마트 글라스의 모서리에 구비된 결합 부재 중 하나 이상과 결합된다.
다른 실시예로, 지지기둥의 또다른 측면에 결합 부재를 이용해 다른 가벽을 결합시키고 제3 기둥을 만들면 스마트 글라스 내장형 조립식 벽체를 옆으로 확장시킬 수도 있다.
설립 1년 만에 MOU 체결, ‘승승장구’
유리창의 투명도 조절로 단열성능이 개선된 스마트 윈도우 제품이 주목을 받기 시작하면서, 유리에 전류를 포함시키는 기술 특성상 대형 전자업체는 물론, 스타트업까지 앞다퉈 제조에 뛰어들고 있다. 이렇듯 뜨거운 화두인 스마트 글라스를 이용, 특허 등록한 넥스트글라스는 서울 강남에 위치한 외국인 투자법인으로, 지난 2014년에 설립되었다.
특히 지난해 8월 12일 말레이시아 쿠알라룸프르에서 넥스트글라스 대표, 다토 기디온 ‘케이엘 매니지먼트’ 최고투자자, 충남 안희정 지사와 천안 서철모 부시장이 모여 투자협약(MOU)을 체결했다. 협약에 따르면 넥스트글라스는 2019년까지 모두 2000만 달러를 투자해 천안5산업단지 외국인투자지역 2만7138㎡의 부지에 스마트 글라스 생산공장을 설립한다.
한편, 넥스트글라스는 이번에 특허 등록된 스마트 글라스 내장형 벽체 외에 스마트 글라스 전자제어, 전자블라인드나 솔라블라인드 등 자체개발한 독자기술에 대한 특허도 출원해 눈길을 모으고 있다.
넥스트글라스 관계자는 “현재 충남 아산에 제조공장이 있지만, 이후 천안공장이 설립되면 그곳으로 이전할 예정”이라며 “이번 특허제품을 필두로 보유하고 있는 다른 특허들까지 함께 활용해 활발히 사업을 진행해나가겠다”고 전했다.
