혁신소재 능동형 스마트글라스 ‘창호업계 반응할까’

국내는 PDLC가 대세… 스위치 하나로 차양효과 누린다

전압을 가하면 유리의 투명도가 조절되는 능동형 스마트글라스가 미래의 차양장치로 각광받으며 실내 오피스 공간이나 천창을 중심으로 활발히 적용되고 있다. 또한 최근 케이블 인기드라마에 협찬되고 일반 소비자들의 관심도 커지면서 문의가 급증하고 있다.

스마트글라스가 최근 에너지효율과 친환경성, 편의성으로 각광을 받고 있다.

스마트글라스는 외부에서 유입되는 태양광의 투과율을 조절해 에너지손실을 줄이고 효율은 향상시킬 수 있는 유리로 현재 오피스, 주거 및 상업공간 내부 인테리어, 건물 천창, 차량용 선루프 등에 활발히 활용되고 있다.

스마트글라스는 작동원리와 소재에 따라 크게 수동형(Passive)과 능동형(Active)으로 나뉜다. 수동형 스마트글라스는 전기·전자적 시스템이 삽입되지 않고 유리에 특정물질을 혼합해 일정 파장의 태양광을 차폐 또는 투과시키는 것을 말하며 로이유리가 이에 속한다.

능동형 스마트글라스는 액정 등을 이용해 인위적으로 가시광 전파장의 투과율을 조절할 수 있는 것으로 외부온도나 빛에 자동반응하거나 스위치조작을 통해 구현하는 것이 특징이며, 분극입자소자인 SPD(Suspended Particle Devices), 전기변색유리인 EC(Electrochromic), 열변색유리인 TC(Thermochromic), 고분자분산액정인 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)가 대표적이다. 이중 EC는 전원공급을 통해 투명도를 자유롭게 제어할 수 있는 제품이나 반응속도가 느리다는 단점이 있고, SPD는 EC와 대비해서 응답속도가 빠르고 대비효과와 반응속도가 좋으며 넓은 온도 범위에서 사용가능한 장점이 있지만 내구성 및 수명에 문제가 있고 가장 고가다. 그에 비해 PDLC는 약한 빛으로 구현이 가능하고 반응속도가 빠르며 제조법도 간단하다고 알려지고 있다. 그중 국내에서 비교적 많이 생산하고 있는 PDLC는 내부에 삽입되는 고분자 분산액정으로 유리산업보다는 화학이나 디스플레이 계열로 인식되고 있다.

세계시장은 이미 활성화 단계에 접어든 모습이다. 관련업계 자료에 따르면 세계 능동형 스마트윈도우 기술시장은 2016년 기준 22억달러(한화로 약 2조4948억원)로, 현재까지 추산한 성장률 24.5%로 계산하면 오는 2019년에는 42억 달러까지 성장할 것으로 예측된다. 점유율만 보면 미국시장이 주도하는 EC가 압도적으로 높으며 SPD와 PDLC도 일부 차지하고 있다. 항공기나 BMW, 벤츠 등 차량 선루프로도 도입이 된 상태이며 건축물에는 천창이나 내부인테리어 용으로 사용되고 있다. 아직 외부 커튼월로 사용되기에는 고온에 대한 내구성이나 변색 등 기술적 부분이 해결되지 않은 상태로 국내외 업체들의 과제다.

국내에는 10여년 전인 이른 시기에 도입되었으나 시장형성단계에 머물러 있으며, EC보다 비교적 반응속도가 빠른 PDLC 위주로 성장하고 있다. 국내에 스마트글라스 개념을 처음 도입한 업체로 알려진 한글라스는 로이유리를 비롯해 스마트글라스의 한 종류인 SPD의 특허를 보유한 상태로 현재는 EC의 상용화에 앞장서고 있다. 이외에도 PDLC를 전문 제조하는 업체들이 몇 군데 있지만 비싼 가격으로 시장확대가 주춤한 상황이다. 현재 스마트글라스 기본기능인 구획 분할 정도에 개발이 머물러 있는 것도 원인이며, 업체별 연구실적에도 편차가 있는 편이다. 그럼에도 불구하고 활발히 국내외로 시공하거나 일부 업체에 의해 수출도 이루어지고 있으며 기술개발의 성과를 드러내는 업체도 눈에 띄고 있다.

세이지 글라스, 판교 SK에코허브에 적용

대표적인 EC 제품은 한글라스의 세이지 글라스(Sage Glass)다. 2014년에 출시된 이 제품은 시간별 태양고도에 따른 태양빛의 실내유입을 자동 감지해 실내 조도 및 태양열 취득량을 별도의 차양장치 없이 조절해 준다. 성능 면에서도 가시광선 투과율은 62%에서 2%로 단계적 조절이 가능하며, 태양열 취득율(SHGC)은 0.47에서 0.09로 줄여준다. 특히 일출, 이른 오후, 늦은 오후 등 시간별로 기능적 조닝(Zoning)이 된다. 소비전력도 200㎡ 당 60W의 저전력이다. 주로 건물 외부 커튼월이나 아뜨리움, 천창에 시공되며, 국내에는 판교 SK에코허브에 370㎡ 규모의 천창에 시공되어 있고, 미국, 네덜란드, 호주 각지의 관공서 및 상업시설에 시공되는 등 세계 각지에서 활발히 적용되고 있다.

해외 시공도 다수… 발전 중인 국내 PDLC 업체들

국내 PDLC 업체로는 DM디스플레이와 리비콘, 미라클글라스, 비츠웰 등이 있으며, 이중 국내 점유율이 높은 생산업체로는 DM디스플레이와 리비콘이 꼽힌다.

그중 DM디스플레이는 국내 PDLC업계에서 가장 오래된 업체로 현재 전세계 파트너사를 통해 약 40여개국에 수출하고 있는 대형업체다. 이미 다수의 자동차, 열차, 정부기관 등 글로벌 업체들에 납품되어 인정받고 있고, 2개의 PDLC 코팅 라인을 보유해 최대 양산수요를 맞출 수 있는 곳이다. 기본 제품 외에도 유리교체 없이 기존유리에 적용 가능한 ‘Self-Adhesive Film’, 투명도를 극대화한 ‘Smart Super Clear Film’ 등의 다양한 제품도 개발해 판매하고 있다. 또한 산업자원부로부터 기술력을 인정받아 2005년 세계일류상품으로 선정되기도 했다. 현재 힐튼콘래드호텔 서울, 중국 세라튼 호텔, 한국 JW메리어트 호텔, 중국 인터컨티넨탈 호텔, 서울 플라자 호텔 등의 내부에 DM디스플레이의 제품이 설치되어 있다.

미라클글라스도 지난 2011년부터 매직글라스라는 이름으로 PDLC 제품을 생산하며 실내 인테리어, 이벤트룸, 상황실 및 관제센터 등에 활발히 제품시공을 하고 있다. 자체개발 스위치로 모드조절이 가능하게 구현했으며 뒷면의 공간에 빔 프로젝터를 이용해 리어스크린으로도 활용가능하다는 점으로 홍보하고 있다. 미라클글라스 제품은 현재 국방과학연구소, 영등포 타임스퀘어, 정부통합전산센터, 한국항공우주산업 등의 회의실, 상황실, 관제센터 위주로 시공이 되어 있다.

최근 PDLC 연구성과를 보이고 있는 비츠웰의 행보도 눈에 띈다. 블라인드 업체로 시작한 비츠웰은 스마트글라스의 잠재성을 보고 PDLC 연구개발을 진행해 제품생산을 진행하고 있으며 올해 상반기, 자체연구개발 1년여 끝에 97°의 고온에서 견디고 적외선 차단율 80% 이상에 저전압(AC 20V)에서도 작동 가능한 제품 개발에 성공했다. 또한 1억여원을 투자해 자체 개발한 글라스테리어 컨트롤러로 100여개의 패턴을 구현할 수 있고 SK텔레콤의 LaRa 모듈을 적용해 스마트폰 앱으로도 작동이 가능하다. 실적 면에서도 이미 서울숲 아파트, 인천공항 제2여객터미널 상황실 등에 제품을 납품해 성능을 인정받았다.

비츠웰은 이번 연구개발성과를 인정받아 현재 국내 1, 2위의 전자업체에 협력업체로 납품계약을 맺는 등 신생업체임에도 두드러지는 행보를 보이고 있다. 아울러 올해 SKT와 MOU를 체결한 것으로 시작, 스마트홈 서비스 사업을 본격화하며 내년에는 아시아 2군데에 지사를 설립할 방침이다.

비츠웰 관계자는 “현재까지 전자기기에서 스마트글라스를 도입하고자 했으나 고온을 견뎌낼 제품이 국내외에 없어서 시도하지 못했는데 저희 제품으로 실현했다고 보면 된다”며 “건축부문에서도 커튼월에 적용되려면 고온을 견뎌야 하기 때문에 내구성은 기술력의 핵심이라고 할 정도로 중요한 부분”이라고 전했다.

저가 양산·기술개발로 대중화 실현되나

스마트글라스의 향후 전망에 대해서 업계는 긍정적인 반응을 보이고 있다. 시장형성이 늦은 편이지만 소재 자체의 잠재력과 활용도가 매우 높다는 것이다. 여기에 기능적으로 저전압, 고온의 조건에서도 사용이 가능하도록 기술개발이 이어진다면 적용처는 빠르게 확대될 것으로 전망된다.

한 업계 관계자는 “현재 우수한 내구성이 뒷받침되려면 자체연구개발이 필수”라며 “특히 고급화와 스마트홈 전략을 추구하는 대형 창호업체들이 PDLC용 창호 설계를 진행하고 협업까지 이루어진다면 스마트글라스 시장확대에 크게 도움이 될 것”이라고 말했다.

특히 상용화에 가장 큰 걸림돌인 가격경쟁력 면에서는 대량 양산이 필수적이라는 의견이다. 현재 주요 PDLC 업체 중에서는 DM디스플레이가 양산에 돌입한 대표적 업체이며, 신생업체인 비츠웰도 경기 김포에 300평 규모의 신공장을 설립해 설비구축에 나서고 있는 상황이다.

비츠웰 관계자는 “현재 경기 김포에 300평 규모의 공장을 신축하고 장비를 들여 대규모 양산의 준비를 갖췄다”며 “이번 신설비 구축을 통해 최대한 합리적인 가격에 제품을 공급하며 스마트글라스 시장확대와 대중화를 이루고자 한다”고 전했다.

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