Phase Retardation 필름 기반 스마트윈도우의 태양열차단 성능 평가 시험 연구

Evaluation Study of Performance for Solar Energy Blocking of Smart Windows based on Phase Retardation Film

RM (reactive mesogen) 기반 투과율 가변형 스마트윈도우는 두 장의 스마트윈도우를 겹쳐 RM의 배향 각도의 차이에 따라 편광된 빛을 투과 또는 차단시킬 수 있다. 본 연구에서는 RM 기반 스마트윈도우의 창호 적용 가능성을고려하여, 외부로부터 유입되는 태양열의 차단 성능에 대한 평가 시험을 수행하였다. 이를 위해 300×300 ㎟ 크기의 λ/4 위상지연 필름 기반 스마트 윈도우를 제작하였으며, 이후 300 ㎚ ~ 2500 ㎚ 파장대역에서 스마트윈도우의 투과/반사율데이터를 이용하여 시뮬레이션을 통한 태양열취득율 (SHGC, solar heat gain coefficient) 값을 도출하였다. 시뮬레이션결과, 투과모드와 차단모드에서 SGHC가 각각 0.722, 0.615의 값을 얻어 동작 모드에 관계없이 태양열 차단에 효과가 있다는 것을 확인하였다. 최종적으로 스마트윈도우 적용 시 온도 상승 억제에 대한 영향성을 검증하기 위해 테스트 박스를제작하였으며, 세 개의 테스트 박스 (reference, 스마트윈도우 투과/차단 모드) 내부의 온도를 10분 주기로 7일 동안 관찰하였다. 오후 1시를 기준으로, 스마트윈도우가 적용된 테스트 박스의 내부 온도는 동작모드와 관계 없이 reference (유리기판)와 비교하여 낮은 내부 온도를 보였다. 특히 reference의 온도가 66.1℃로 가장 높았던 날에는 스마트윈도우가 적용된 테스트 박스의 온도는 61.0℃로 5.1℃의 온도 상승 억제 효과를 보여 위상지연 필름 기반 스마트윈도우의 태양열 차단 성능을 확인하였다.

A smart window based on a retarder can transmit or block polarized lights by overlapping two smart windows. In the study, tests were conducted to evaluate the performance of blocking solar heat using smart windows with a size of 300×300 ㎟. Solar heat gain coefficient (SHGC) values were derived through simulation using transmission and reflectance data of the smart windows. As a result of the simulation, it showed that SGHC is effective in blocking solar heat by obtaining values of 0.722 and 0.615 in transmission and blocking mode of smart windows, respectively. The test boxes were fabricated in order to verify the effect of suppressing temperature rise when applying smart windows, the inside temperature in test boxes, which are installed bare glass (reference) and two smart windows with transmission and blocking mode, were measured at 10 minutes-interval for 7 days. As of 1 p.m., the inside temperature of the test boxes with the smart windows applied showed lower temperature compared to the reference. In particular, on the day when the temperature of reference box was the highest at 66.1℃, the temperature of the test box with the smart window applied showed 61.0℃, which was lowered by 5.1℃.