KR101319263B1 - 스마트 윈도우용 그래핀 기반 ｖｏ２ 적층체 - Google Patents

스마트 윈도우용 그래핀 기반 ｖｏ２ 적층체 Download PDF

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Abstract

스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체는 적어도 1층 이상을 구비하는 그래핀(Graphene)층; 상기 그래핀층(110) 상부면에 형성되는 바나듐 디옥사이드층(VO2, Vanadium Dioxide); 및 상기 바나듐 디옥사이드층의 적어도 일면에 1층 이상 형성되는 기능층을 포함한다.

Description

스마트 윈도우용 그래핀 기반 ＶＯ２ 적층체{VO2 LAMINATE WITH GRAPHENE FOR SMART WINDOW}
본 발명은 VO2(바나듐 디옥사이드, Vanadium Dioxide) 적층체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트 윈도우에 전사 또는 부착하여 활용가능한 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체에 관한 것이다.
건축물에 있어서 에너지 손실이 창호를 통해 제일 많이 일어난다는 사실은 널리 알려져 왔으며, 이러한 에너지 손실을 막기 위하여 다양한 방법들이 시도되어 왔다.
특히, 최근에는 열에 의해 물질의 색이 변화하는 특성인 써모크로믹(thermochromic) 재료를 유리에 코팅하여 적외선 투과율을 통한 에너지 유입을 조절하는 써모크로믹 유리가 연구되고 있다. 이와 같은 써모크로믹 유리는 빛의 투과도나 반사율을 마음대로 조절할 수 있는 소위 '스마트 윈도우' 개발과 관련하여 관심이 집중되고 있는 실정이다.
상기 써모크로믹 재료는 상변이 온도를 기준으로 하여 광투과도 및 반사도가 크게 변화하는 특성이 있으며, 써모크로믹 재료의 대표적인 예로는 바나듐 디옥사이드(VO2, Vanadium Dioxide)가 있다. 바나듐 디옥사이드는 340K(68℃) 부근에서 금속-절연체 간 상전이(MIT, metal-insulator transition) 특성을 갖는다. 즉, 바나듐 디옥사이드는 상전이 온도인 68℃ 이상에서는 금속 형태로 존재하여 적외선을 차폐시키고, 68℃ 미만에서는 절연체 형태로 존재하여 적외선을 투과시킨다. 따라서, 상기 바나듐 디옥사이드를 스마트 윈도우 개발에 응용하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있는 실정이다.
그러나, 종래와 같이 바나듐 디옥사이드만을 유리에 코팅시키는 경우에는 광투과도의 절대치가 상대적으로 낮아서 '스마트 윈도우'에 적용시키기에는 한계가 있었다. 또한, 바나듐 디옥사이드의 써모크로믹 특성을 스마트 윈도우에 활용하기 위해서는 상전이 온도를 상온 근처로 줄여야 하는데, 바나듐 디옥사이드의 상전이 온도를 제어할 필요가 있다. 따라서, 스마트 윈도우에 있어서 광투과도를 향상시키고 바나듐 디옥사이드의 상전이 온도를 낮출 수 있는 방안이 모색되고 있다.
본 발명의 실시예들에서는 그래핀층을 바나듐 디옥사이드층의 베이스로 이용함으로써 광투과도를 향상시키고 바나듐 디옥사이드의 상전이 온도를 낮춘 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 1층 이상을 구비하는 그래핀(Graphene)층; 상기 그래핀층(110) 상부면에 형성되는 바나듐 디옥사이드층(VO2, Vanadium Dioxide); 및 상기 바나듐 디옥사이드층의 적어도 일면에 1층 이상 형성되는 기능층을 포함하는 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 기능층은 FTO(fluorine tin oxide), 저방사 유리, 로이유리(low-e glass), SnO2, ZnO, CeO2, TiO2 또는 SiO2중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능층은 열박리 테이프, 포토 레지스트(photo resist), 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제,이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지, 풀(glue), PVB(Polyvinylalcohol) 테이프 또는 일반 접착 테이프일 수 있다.
한편, 상기 그래핀층 하부면에 형성되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 보호층은 PET(polyethyleneterephthalate), PMMA(Poly methyl methacrylate), PVDF(Polyvinylidenefluoride)코폴리머, PS(Polystyrene)-co-PMMA-co-PS, PR(Photoresist), ER(Electronresist), TFSA(CF3SO2)2NH), 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제,이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지, 풀(glue), PVB(Polyvinylalcohol) 테이프, 일반 접착 테이프, SiOx 또는 AlOx 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체를 포함하는 스마트 윈도우가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 그래핀층을 바나듐 디옥사이드층의 베이스로 이용함으로써 VO2 적층체의 광투과도를 향상시킬 수 있다.
또한, 그래핀층을 바나듐 디옥사이드층의 베이스로 이용함으로써 바나듐 디옥사이드층의 상전이 온도를 상대적으로 낮출 수 있고, 결정조직의 크기를 균일하게 제어함으로써 표면 거칠기를 낮추어 매끄러운 표면을 가지게 할 수 있다.
또한, 바나듐 디옥사이드층의 적어도 일면에 기능층을 형성하여 VO2 적층체의 특성 향상, 상전이 온도 변화 등의 효과를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 보호층을 추가하여 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 윈도우를 추가하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체의 제조 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 표시된 Ⅴ에 대응하는 단면도이다.
도 6은 도 4에 표시된 Ⅵ에 대응하는 단면도이다.
도 7은 도 4에 표시된 Ⅶ에 대응하는 단면도이다.
도 8은 도 4에 표시된 Ⅷ에 대응하는 단면도이다.
도 9는 도 4에 표시된 Ⅸ에 대응하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. 본 명세서에 기재된 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체의 각 층(layer)는 첨부된 도면을 기준으로 제시된 것일 뿐임을 밝혀둔다. 즉, 본 명세서에서는 언급되는 층(layer)만으로 구성되는 경우뿐만 아니라, 상기 층들 사이에 다른 층이 개재되거나 존재하는 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 "상부", "상에" 또는 "위에"라는 표현은 첨부된 도면을 기준으로 상대적인 위치 개념을 언급하기 위한 것이고, 상기 표현들은 언급된 층에 다른 구성요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 다른 층 또는 구성요소가 개재되거나 존재할 수 있으며, 또한 언급된 층과의 관계에서 상부에 존재하기는 하지만 언급된 층의 표면(특히, 입체적 형상을 갖는 표면)을 완전히 덮지 않은 경우도 포함할 수 있음을 밝혀둔다. 마찬가지로 "하부", "하측에" 또는 "아래에"라는 표현 역시 특정 층(구성요소)과 다른 층(구성요소) 사이의 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체(100, 이하 VO2 적층체)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, VO2 적층체(100)는 그래핀(Graphene)층(110)과, 그래핀층(110) 상부면에 형성되는 바나듐 디옥사이드층(130; VO2, Vanadium Dioxide), 그리고 바나듐 디옥사이드층(130)의 적어도 일면에 형성되는 기능층(130)을 포함할 수 있다.
그래핀층(110)은 바나듐 디옥사이드층(130)과 함께 VO2 적층체(100)를 이룸으로써, VO2 적층체(100)의 광투과도를 향상시키는 역할을 할 뿐만 아니라 바나듐 디옥사이드층(130)의 상전이 온도를 상대적으로 낮출 수 있다.
또한, 그래핀층(110)은 공정 도중 바나듐 디옥사이드층(130)을 보호하는 역할을 수행할 수도 있다. 또한, 그래핀층(110)은 바나듐 디옥사이드층(130)의 형상시 씨드(Seed) 베이스로서의 역할을 수행할 수 있으며, VO2 적층체(100)의 표면 거칠기를 낮추어 매끄러운 표면을 제공하는 기능을 할 수 있다.
그래핀층(110)은 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 층 또는 시트 형태를 형성한 것이다. 상기 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 도 1에 도시된 바와 같이 6원환을 형성하나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 탄소원자들은 5원환, 7원환 등으로 형성되는 것도 가능하다.
그래핀층(110)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 복수층으로 형성되는 것도 가능하다. 예를 들면, 그래핀층(110)은 50층 이상으로 형성되는 것도 가능하다.
그래핀층(110)은 대면적으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 횡방향 또는 종방향의 길이가 약 1mm 이상 내지 1000m에 이르도록 형성되는 것이 가능하다. 한편, 그래핀층(110)을 형성시키는 방법에 대해서는 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
바나듐 디옥사이드층(130)은 그래핀층(110) 상부면에 형성되는 것으로, 바나듐 디옥사이드(VO2, Vanadium Dioxide)를 포함한다. 상기 바나듐 디옥사이드는 340K(68℃) 부근에서 절연체로부터 금속으로의 상전이(Metal-Insulator Transition: MIT) 특성을 가진다. 따라서, 상기 바나듐 디옥사이드는 상전이온도인 68℃ 이상에서는 금속 형태로 존재하여 적외선을 차폐하고, 68℃ 미만에서는 절연체 형태로 존재함으로써 적외선을 투과시키는 물질에 해당한다.
또한, 상기 바나듐 디옥사이드는 써모크로믹 특성을 지닌 물질에 해당하므로, 상기 바나듐 디옥사이드의 상술한 MIT 특성 및 써모크로믹 특성을 이용하여 스마트 윈도우의 차폐기능 등을 조절할 수 있다.
바나듐 디옥사이드층(130)은 그래핀층(110) 상부면에 증착되어 형성될 수 있으며, 상기 증착을 위한 방법으로는 열증착(Thermal Depositon), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 코팅 등이 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
기능층(130)은 바나듐 디옥사이드층(130)의 적어도 일면에 형성되는 것으로, 구체적으로는 기능층(130)이 바나듐 디옥사이드층(130)의 상부면, 하부면 또는 상부면과 하부면 모두에 형성될 수 있다. 기능층(130)은 단층(single layer) 혹은 다층(multi layer)으로 형성될 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해서 이하에서는 기능층(130)이 바나듐 디옥사이드층(130)의 상부면에 단층으로 형성되는 경우를 중심으로 설명하도록 한다. 또한, 기능층(130)은 열증착(Thermal Depositon), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 코팅 등의 방법을 통하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기능층(130)은 VO2 적층체(100)의 특성 향상을 위한 용도로 사용될 수 있다. 이 경우에 기능층(130)은 FTO(fluorine tin oxide, 플루오르가 도핑된 산화주석), 로이유리(low-e glass), SnO2, ZnO, CeO2, TiO2 또는 SiO2 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
기능층(130)이 FTO 또는 로이유리인 경우를 예로 들어 설명하면, 상기 FTO 또는 로이유리는 가시광선 투과율은 높고 적외선은 차폐할 수 있는 기능을 가진다. 따라서, 이와 같은 FTO 또는 로이유리가 스마트 윈도우에 사용되는 경우에는 겨울철에 실내로부터 발생되는 적외선을 반사해 실내로 되돌려 보내고, 여름철에는 실외의 태양열로부터 발생하는 복사열이 실내로 들어오는 것을 차단함으로써 일반 창호에 비하여 우수한 단열 기능을 가질 수 있다.
그러나, 일반적인 FTO 또는 로이유리는 근적외선(NIR) 영역에 해당하는 840nm 내지 1300nm 파장에서 적외선 차폐효과가 떨어지는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 VO2 적층체(100)와 같이 바나듐 디옥사이드층(120)의 적어도 일면에 FTO 또는 로이유리를 형성하는 경우에는 바나듐 디옥사이드의 MIT 특성 및 써모크로믹 특성을 이용하여 상기 FTO 또는 로이유리의 차폐기능을 조절 가능하므로, 근적외선 영역에서의 적외선 차폐 효과를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 기능층(130)이 SnO2(산화주석), ZnO(산화하연), CeO2(산화세륨) 또는 TiO2(이산화티타늄)인 경우를 예로 들어 설명하면, 이들 물질들은 반사방지(anti-reflective) 특성을 가지므로 기능층(130)을 반사방지층(내지 무반사층)으로 사용할 수 있게 된다.
특히, 기능층(130)이 TiO2(이산화티타늄) 또는 ZnO(산화아연)인 경우에는, 상기 TiO2 또는 ZnO가 바나듐 디옥사이드와 격자 부정합(lattice mismatch)을 형성하여 바나듐 디옥사이드층(120)의 상전이 온도를 변화시킬 수 있다. 즉, 바나듐 디옥사이드의 상(phase)은 TiO2 또는 ZnO와 부정합되어, 단사정계(monoclinic)에서 정방정(tetragonal)-rutile상으로 변화하게 되므로 상전이 온도에 변화가 발생하게 된다.
한편, 기능층(130)은 각종 기재와의 접착을 위한 용도로 사용될 수 있다. 이 경우에 기능층(130)은 열박리 테이프, 포토 레지스트(photo resist), 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제, 이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지, 풀(glue), PVB(Polyvinylalcohol) 테이프 또는 일반 접착 테이프 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에서 보호층(140)을 추가하여 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 VO2 적층체(100)는 그래핀층(110) 하부면에 형성되는 보호층(140)을 더 포함할 수 있다. 보호층(140)은 VO2 적층체(100) 및 그래핀층(110)을 외부에서 보호하는 기능을 수행한다. 보호층(140)은 예를 들어, PET(polyethyleneterephthalate), PMMA(Poly methyl methacrylate), PVDF(Polyvinylidenefluoride)코폴리머, PS(Polystyrene)-co-PMMA-co-PS, PR(Photoresist), ER(Electronresist), TFSA(CF3SO2)2NH), 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제,이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지, 풀(glue), PVB(Polyvinylalcohol) 테이프, 일반 접착 테이프, SiOx 또는 AlOx 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 보호층(140)은 열증착(Thermal Depositon), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 코팅 등의 방법을 통하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도3 은 도2에서 윈도우(200)를 추가하여 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상술한 것과 같이 구성되는 VO2 적층체(100)는 각종 기재에 부착 또는 접착되어 스마트 윈도우를 구성할 수 있다. 예를 들어, VO2 적층체(100)를 윈도우(200)의 일면 또는 양면에 부착하면, 내외부 온도에 따라 태양광의 입사 정도를 변화시키는 스마트 윈도우를 제조 가능하다. 이 때, 윈도우(200)는 일반 유리, 강화 유리 등의 투명 기판일 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 실시예들에서는 그래핀층을 바나듐 디옥사이드층의 베이스로 이용함으로써 VO2 적층체의 광투과도를 향상시킬 수 있으며, 바나듐 디옥사이드층의 상전이 온도를 상대적으로 낮출 수 있고, 결정조직의 크기를 균일하게 제어함으로써 표면 거칠기를 낮추어 매끄러운 표면을 가지게 할 수 있다. 또한, 바나듐 디옥사이드층의 적어도 일면에 기능층을 형성하여 VO2 적층체의 특성 향상, 상전이 온도 변화 등의 효과를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 VO2 적층체(100)의 제조공정에 대하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 VO2 적층체(100)의 제조 공정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 9는 도 4에 표시된 로마자(Ⅴ 내지 Ⅸ)에 대응되는 VO2 적층체(100)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, VO2 적층체(100)는 연속되는 하나의 공정을 통하여 제조될 수 있다. 이와 같은 연속 공정으로는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 릴투릴(reel to reel) 공정을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
우선, 제1 릴(10)에 권취되어 있는 금속기재(m)를 이송용 롤러(미표기)를 통해 그래핀 형성부(11)로 이송한다. 이와 관련하여, 도 5에서는 도 4에 표시된 Ⅴ에 대응하는 단면도를 도시하였다. 금속기재(m)는 그래핀을 성장시키기 위한 베이스로 기능하는 것으로, 특정 재료로 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속기재(m)는 실리콘, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동, 청동, 백동, 스테인리스 스틸 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다.
또한, 금속기재(m)는 그래핀의 성장을 용이하게 하기 위해 촉매층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 촉매층은 특정 재료로 한정되지 않으며, 금속기재(m)와 동일 또는 상이한 재료에 의해 형성될 수 있다. 한편, 상기 촉매층의 두께 역시 제한되지 않으며, 박막 또는 후막일 수 있다.
금속기재(m)는 그래핀 형성부(11)를 통과하면서 상부에 그래핀층(110)이 형성된다. 이와 관련하여, 도 6에서는 도 4에 표시된 Ⅵ에 대응하는 단면도를 도시하였다. 그래핀을 성장시키는 방법으로 통상의 화학기상증착법이 이용될 수 있다. 상기 화학기상증착법의 예로는 고온화학기상증착(RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(ICP-CVD), 저압 화학기상증착(LPCVD), 상압화학기상증착(APCVD), 금속 유기화학기상증착(MOCVD) 또는 화학기상증착(PECVD)등이 있을 수 있다.
예를 들면, 금속기재(m)에 그래핀층(110)을 형성하기 위하여, 금속기재(m)가 그래핀 형성부(11)를 통과할 때에 탄소 소스를 포함하는 반응가스를 공급하고 상압에서 열처리 함(300 내지 2000℃)으로써 그래핀을 성장시킬 수 있다. 상기 탄소 소스의 예로는 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔 등이 있을 수 있다.
또한, 도 4에 도시되지는 않았으나, 금속기재(m)가 그래핀 형성부(11)를 통과하기 전에 금속기재(m)에 수소 기체 등을 통해 전처리하는 공정을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 그래핀층(110)이 형성된 금속 기재(m)는 계속 이송되면서 바나듐 디옥사이드층 형성부(12)를 통과한다. 이와 관련하여, 도 7에서는 도 4에 표시된 Ⅶ에 대응하는 단면도를 도시하였다. 바나듐 디옥사이드층(120)은 도 4에 도시된 것처럼 전사용 롤러(미표기) 또는 도포용 롤러(미표기)로 구성되는 바나듐 디옥사이드층 형성부(12)에 의해 그래핀층(110) 상부에 전사 또는 도포됨으로써 형성될 수 있다. 또는, 그래핀층(110)이 형성된 금속 기재(m)가 바나듐 디옥사이드층 형성부(12)를 통과하면서 바나듐 디옥사이드층(120)이 열증착(Thermal Depositon), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링 등의 방법을 통하여 형성되도록 할 수 있다.
다음으로, 바나듐 디옥사이드층(120)이 형성된 적층체가 계속 이송되면서 기능층 형성부(13) 및 금속기재 제거부(14)를 통과한다. 이와 관련하여, 도 8에서는 도 4에 표시된 Ⅷ에 대응하는 단면도를 도시하였다. 기능층(130)은 도 4에 도시된 것처럼 전사용 롤러(미표기) 또는 도포용 롤러(미표기)로 구성되는 기능층 형성부(13)에 의해 바나듐 디옥사이드층(120) 상부에 전사 또는 도포됨으로써 형성될 수 있다. 또는, 바나듐 디옥사이드층(120)이 형성된 적층체가 기능층 형성부(13)를 통과하면서 바나듐 디옥사이드층(120)이 열증착(Thermal Depositon), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링 등의 방법을 통하여 형성되도록 할 수 있다.
또한, 기능층(130)이 형성된 적층체는 금속기재 제거부(14)를 통과하면서 금속기재(m)가 제거된다. 금속기재 제거부(14)는 에칭용액이 담긴 챔버(미표기)를 포함하는 롤투롤(Roll to Roll) 장치로 구성될 수 있으며, 여기에서 상기 에칭용액은 금속기재(m)의 종류에 따라 대응되어 선택될 수 있다. 상기 에칭용액의 예로는 불화수소(HF), BOE(Buffered Oxide Etch), 염화 제2철(FeCl3) 용액, 질산 제2철(Fe(NO3)3) 용액 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 기능층 형성부(13)와 금속기재 제거부(14)를 일체형으로 구성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 기능층 형성부(13)에서 배출되는 기능층(130)이 금속기재 제거부(14)에 구비된 롤러로 이송되도록 하고, 바나듐 디옥사이드층(120)이 형성된 적층체가 상기 롤러를 통과하도록 함으로써 구성될 수 있다. 이 경우에는 바나듐 디옥사이드층(120)이 형성된 적층체에서 금속기재(m)가 제거됨과 동시에 기능층(130)을 형성시키는 것이 가능하다.
다음으로, 금속기재(m)가 제거된 적층체가 계속 이송되면서 보호층 형성부(15)를 통과한다. 이와 관련하여, 도 9에서는 도 4에 표시된 Ⅸ에 대응하는 단면도를 도시하였다. 보호층(150)은 도 4에 도시된 것처럼 전사용 롤러 또는 도포용 롤러로 구성되는 보호층 형성부(15)에 의해 그래핀층(110) 하부에 전사 또는 도포됨으로써 형성될 수 있다. 즉, 보호층 형성부(15)는 적층체의 아래에 위치될 수 있다. 또는, 금속 기재(m)가 제거된 적층체가 보호층 형성부(15)를 보호층(150)이 열증착(Thermal Depositon), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링 등의 방법을 통하여 형성되도록 할 수 있다. 마지막으로, 상술한 공정들이 모두 완료된 VO2 적층체(100)는 보관을 위하여 제2 릴(20)에 권취될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체
110: 그래핀층 120: 바나듐 디옥사이드층
130: 기능층 140: 보호층
200: 윈도우 10,20: 릴
11: 그래핀 형성부 12: 바나듐 디옥사이드층 형성부
13: 기능층 형성부 14: 금속기재 제거부
15: 보호층 형성부 m: 금속기재

Claims (6)

  1. 적어도 1층 이상을 구비하는 그래핀(Graphene)층;
    상기 그래핀층 상부면에 형성되는 바나듐 디옥사이드층(VO2, Vanadium Dioxide); 및
    상기 바나듐 디옥사이드층의 적어도 일면에 1층 이상 형성되는 기능층을 포함하고,
    상기 기능층은 FTO(fluorine tin oxide), 저방사 유리, 로이유리(low-e glass), SnO2, ZnO, CeO2 또는 TiO2 중 적어도 하나 이상을 포함하거나,
    상기 기능층은 열박리 테이프, 포토 레지스트(photo resist), 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제,이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지, 풀(glue), PVB(Polyvinylalcohol) 테이프 또는 일반 접착 테이프인 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 그래핀층 하부면에 형성되는 보호층을 더 포함하는 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보호층은 PET(polyethyleneterephthalate), PMMA(Poly methyl methacrylate), PVDF(Polyvinylidenefluoride)코폴리머, PS(Polystyrene)-co-PMMA-co-PS, PR(Photoresist), ER(Electronresist), TFSA(CF3SO2)2NH), 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제,이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지, 풀(glue), PVB(Polyvinylalcohol) 테이프, 일반 접착 테이프, SiOx 또는 AlOx 중에서 선택되는 1종 이상인 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체.
  6. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 스마트 윈도우용 그래핀 기반 VO2 적층체를 포함하는 스마트 윈도우.
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