전기 없이 자외선 100% 차단하는 ‘투명 목재 창문’ 등장

미래형 친환경 건축 자재를 찾는 과정에서 한국 연구진이 주목할 만한 성과를 거뒀다. 한밭대학교와 국립공주대학교 공동 연구팀은 **전기를 사용하지 않고도 스스로 색이 변하는 ‘투명 목재 기반 스마트 창문’**을 개발하는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 이 소재는 개질된 발사(balsa) 목재와 고분자 액정(polymer liquid crystal)을 결합한 복합 소재로, 기존 스마트 유리와 달리 외부 전원이나 센서 없이도 주변 온도에 따라 자동으로 투과도를 조절하는 것이 특징이다.

이 투명 목재 창문은 전력 공급이 전혀 필요 없다.

기존 스마트 유리는 높은 가격과 복잡한 전기·제어 시스템이 단점으로 꼽혀 왔다. 반면 이번에 개발된 투명 목재는 환경 온도 변화만으로 작동하는 완전 수동형(passive) 시스템을 구현했다.

연구에 따르면,

• 상온 또는 비교적 낮은 온도에서는 창문이 반투명 상태를 유지하며, 빛의 약 28%만을 투과한다. 이를 통해 실내 조명이 켜진 밤에도 외부 시선을 효과적으로 차단해 높은 사생활 보호 효과를 제공한다.

• 온도가 약 40℃까지 상승하면 소재가 자동으로 투명해지며, 광투과율이 최대 78%까지 증가해 자연 채광과 시야 확보가 가능해진다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 Advanced Composites and Hybrid Materials에 게재됐으며, 해당 소재는 두 가지 핵심적인 장점을 갖는 것으로 평가된다.

첫째, 자외선 100% 차단이다. 분자 구조에서 발생하는 ‘J-집합(J-aggregation) 효과’로 인해 거의 모든 UVA 자외선을 차단할 수 있어, 인체 피부 보호는 물론 가구 및 실내 인테리어의 변색을 효과적으로 막는다.

둘째, 탁월한 단열 성능이다. 열전도율이 매우 낮아 일반 유리보다 약 5배 이상 뛰어난 단열 효과를 보이며, 여름철 냉방과 겨울철 난방 에너지 사용을 크게 줄일 수 있다. 이는 건물의 에너지 비용 절감으로 직결된다.

이 기술의 활용 가능성은 건축 분야에만 국한되지 않는다. 연구진의 일원인 김진(Jin Kim) 박사는 다양한 응용 분야를 제시했다.

농업 분야에서는 스마트 온실용 창호 소재로 활용돼, 태양광을 자동 조절하고 작물의 과도한 일사 피해를 방지할 수 있다.
의료 분야에서는 발열 감지용 피부 패치로 응용 가능하다. 체온이 38℃를 넘으면 패치가 투명해져, 배터리나 전자식 온도계 없이도 즉각적인 발열 여부를 확인할 수 있다.

전문가들은 이번 기술이 에너지 소비를 최소화하면서도 거주 편의성을 높이는 지속가능 건축 기술의 중요한 이정표가 될 것으로 평가하고 있다.