KR101346862B1 - 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우에 관한 것으로, 투명한 유리로 마련되는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 위치하며, 투명한 유리로 마련되는 제2기판; 상기 제2기판의 일측에 설치되어 실내의 온도를 감지하는 온도감지센서; 제1패턴형상의 투명영역을 가지는 제1일렉트로크로믹층을 포함하는 제1일렉트로크로믹 유닛; 제2패턴형상의 투명영역을 가지는 제2일렉트로크로믹층을 포함하는 제2일렉트로크로믹 유닛; 투명영역을 가지지 않는 제3일렉트로크로믹층을 포함하는 제3일렉트로크로믹 유닛; 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛에 독립적으로 각각 연결되어 전압을 인가하는 제어회로를 포함하는 구동부; 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛에 전압을 개별적으로 인가하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며, 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛은 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 각각 한쌍의 대향하는 투명전극층을 가지고 상기 제어부는 미리 정해진 실내적정온도를 유지하기 위해 상기 온도감지센서를 통해 전송된 온도데이터에 대응하여 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색을 조절한다.
본 발명에 따르면, 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 외부환경 변화에 따라 광투과율을 제5단계로 조절할 수 있어 유동적으로 외부환경 변화에 대처하며, 색상을 다양하게 조절가능하여 윈도우의 인테리어 효과를 가지며, 색상변화에 따른 특정파장의 빛을 효과적으로 차단할 수 있고, 외부에서 내부를 투시하는 것을 차단하며, 셋째, 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 태양광의 투과와 차광효과를 동시에 줄 수 있어, 조명사용으로 인한 전기에너지를 절감시키며, 온도감지센서에 의해 실내를 적정온도로 유지하는 것이 가능하며, 이로 인해 냉난방비를 절감시키는 효과가 있다.

Description

일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우{smart window using electrochromic}

본 발명은 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우에 관한 것이다.

최근에 에너지 부족 현상이 전 세계적으로 큰 화두가 되고 있다. 에너지 부족에 관한 사회적 관심이 집중됨에 따라 에너지 절약을 위한 시도들이 곳곳에서 일어나고 있다.

대다수의 사무, 주거용 건물들은 통기 및 조명을 위해서 평균적으로 건물유지관리 에너지원의 30-40퍼센트의 많은 에너지를 사용한다고 한다.

하지만, 현재 많은 사무실 건물이나 주거용 단지에서는 햇빛이 강한 날은 눈이 부시는 것을 차단하기 위해서, 또 구름 낀 흐린 날은 어두운 환경 탓에 낮에도 커튼을 치고 조명을 켜 이중으로 에너지를 낭비하고 있는 상황이다.

따라서, 건물의 창문을 통해서 건물 외부와 내부 사이에 에너지 교환을 효과적으로 조절하는 것이 에너지를 절약하는데 매우 중요한 부분이며, 이에 관한 연구가 필요하다.

특히 태양광의 투과율을 자유롭게 조절할 수 있는 연구가 절실한데, 이를위해 최근에는 일렉트로크로믹(electrochromic) 물질을 사용한 스마트 윈도우에 관한 기술이 개시되고 있다.

일렉트로크로믹(electrochromic) 물질이란, 전압을 인가하여 발생한 산화 환원 반응을 기초로 하여 가역적으로 착색과 소색이 이루어지는 성질을 가져 예를들면, 외부에서 전압이 인가되지 않을 경우 색을 띠지 않다가 전압이 인가되면 색상을 띠게 되는 가역적인 색상 변화를 나타내는 물질을 말한다.

이와 관련된 것으로 일렉트로크로믹 물질을 사용하여 창문의 광 투과율을 변화시키는 기술로 대한민국 특허공개공보 10-2012-0109962호(이하 '종래기술' 이라 칭함)가 개시되었다.

상기 종래기술은 2개의 도전재료에 패키징되는 일렉트로크로믹 장치로 일렉트로크로믹 복합재료 혹은 액상 일렉트로크로믹 물질을 구비하며, 태양 전지판으로부터 전력을 공급함으로써 투명도 및 색을 변화시키는 일렉트로크로믹 장치를 제공한다.

다만, 상기 종래기술은 창문의 광 투과율을 단계별로 제어하지 못하여, 매일 날씨가 시시각각으로 변하는 기상상황에 대응하지 못하는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래기술은 창문의 색상이 한가지 색으로 변할 수 있지만, 복수의 색으로 다양하게 조절할 수 없는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수개의 일렉트로크로믹 유닛을 마련하여 광투과율을 단계적으로 조절가능한 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우를 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 투명한 유리로 마련되는 제1기판; 상기 제1기판과 서로 대향되게 위치하며, 투명한 유리로 마련되는 제2기판; 상기 제2기판의 일측에 설치되어 실내의 온도를 감지하는 온도감지센서; 제1패턴형상의 투명영역을 가지는 제1일렉트로크로믹층을 포함하는 제1일렉트로크로믹 유닛; 제2패턴형상의 투명영역을 가지는 제2일렉트로크로믹층을 포함하는 제2일렉트로크로믹 유닛; 투명영역을 가지지 않는 제3일렉트로크로믹층을 포함하는 제3일렉트로크로믹 유닛; 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛에 독립적으로 각각 연결되어 전압을 인가하는 제어회로를 포함하는 구동부; 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛에 전압을 개별적으로 인가하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며, 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛은 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 각각 한쌍의 대향하는 투명전극층을 가지고 상기 제어부는 미리 정해진 실내적정온도를 유지하기 위해 상기 온도감지센서를 통해 전송된 온도데이터에 대응하여 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색을 조절한다.

여기서, 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색에 대한 수동제어, 자동제어 여부를 결정하는 스위치를 더 포함한다.

이때, 상기 제1일렉트로크로믹층, 상기 제2일렉트로크로믹층, 상기 제3일렉트로크로믹층은 각각 개별적인 색상을 가진다.

한편, 제1패턴과 제2패턴의 투명영역의 크기가 다르며, 제1패턴과 제2패턴의 투명영역은 서로 교차되는 교차영역이 존재한다.

또한, 상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 측정된 온도에 따라 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 광투과율을 제5단계로 제어한다.

그리고, 상기 스위치는, 수동제어를 선택시 미리 설정된 시간 동안 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색을 개별적으로 설정하는 시간설정부를 더 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 외부환경 변화에 따라 광투과율을 제5단계로 조절할 수 있어 유동적으로 외부환경 변화에 대처할 수 있다.

둘째, 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 색상을 다양하게 조절가능하여 윈도우의 인테리어 효과를 가지며, 색상변화에 따른 특정파장의 빛을 효과적으로 차단할 수 있고, 외부에서 내부를 투시하는 것을 차단하는 부수적 효과가 있다.

셋째, 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 태양광의 투과와 차광효과를 동시에 줄 수 있어, 조명사용으로 인한 전기에너지를 절감시킨다.

넷째, 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 온도감지센서에 의해 실내를 적정온도로 유지하는 것이 가능하며, 이로 인해 냉난방비를 절감시키는 효과가 있다.

첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1,제2,제3의 일렉트로크로믹층을 도시한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광투과율이 제5단계로 제어되는 것을 도시한 참고도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 제1,제2,제3의 일렉트로크로믹 유닛이 전원공급부와 독립적으로 연결되는 것을 도시한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우의 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어 진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우의 개략적인 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1,제2,제3의 일렉트로크로믹층을 도시한 참고도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광투과율이 제5단계로 제어되는 것을 도시한 참고도이며, 도 4은 본 발명의 실시예에 따른 제1,제2,제3의 일렉트로크로믹 유닛이 전원공급부와 독립적으로 연결되는 것을 도시한 참고도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우의 블럭도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우에 관해 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 제1기판(100), 제2기판(200), 온도감지센서(250), 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500), 구동부(600), 전원부(700), 제어부(800)를 포함한다.

일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 제1기판(100), 제2기판(200), 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)이 스마트 윈도우 몸체(10)를 구성한다.

여기서, 제1기판(100), 제2기판(200)은 빛의 투과율이 우수한 투명한 유리로 마련되며, 제1기판(100)과 제2기판(200)은 서로 대향되게 배치된다.

또한, 제1기판(100), 제2기판(200)은 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아크릴(PA), 폴리우레탄(PU) 등의 열가소성 고분자로 마련될 수도 있다.

제1기판(100)은 외부를 향한 외측면을 가져 태양 복사선이 최초로 입사되는 층이며, 제2기판(200)은 실내를 향하는 내측면을 가진다.

제1기판(100), 제2기판(200)의 두께는 차량의 유리창이나 건물의 유리창, 주택창호, 거실, 베란다의 주택인테리어용 등으로 스마트 윈도우를 사용하려는 용도에 따라 다양하게 조절가능하다.

제1기판(100), 제2기판(200)은 내열성, 강도, 내스크래치성, UV차단을 보완하기 위해 고분자(Polymer)소재로 마련되는 박막의 필름형 코팅층(coating layer: 미도시)을 더 포함할 수 있다.

제1기판(100)과 제2기판(200) 사이에 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)이 위치하며, 상기 순서로 순차적으로 배치된다.

온도감지센서(250)는 제2기판(200)의 일측면에 설치되며, 실내의 온도를 감지하는 역할을 수행한다.

온도감지센서(250)가 설치되는 위치는 다양하게 조절될 수 있으며 도 1에 설치된 위치에 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 온도감지센서(250)는 실내의 온도를 측정하며, 측정된 온도데이터를 제어부(800)로 전송한다.

이때, 온도감지센서(150)는 전기적으로 제어부(800)와 연결되어 있다.

제1일렉트로크로믹 유닛(300)은 제1패턴형상(350)의 투명영역(50)을 가지는 제1일렉트로크로믹층(310)을 포함한다.

제1일렉트로크로믹 유닛(300)은 전압 인가에 따라 제1일렉트로크로믹층(310)에 마련된 제1패턴형상(350)의 투명영역(50)을 제외한 나머지 영역이 어두워지거나 투명하게 되어 광투과율을 조절하는 역할을 수행한다.

제1일렉트로크로믹 유닛(300)은 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b)이 대향되도록 배치되며, 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b) 사이에는 제1일렉트로크로믹층(310)이 협지된다.

투명전극층(900)(a)(b)은 제1기판(100), 제2기판(200)에 부착될 수 있는 전기적 도전성을 가지는 층으로 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b) 사이에 소정의 전압이 인가하여 제1일렉트로크로믹층(310)의 발색과 소색이 나타나게 하는 역할을 수행한다.

투명전극층(900)(a)(b)은 투명하면서 전기를 통하는 물질로 바람직하게는 빛의 투과율이 우수한 투명 전도성 금속 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide)로 제조되는 도전층을 말하며, 도 1에 도시한 것처럼, 제1일렉트로크로믹층(310)의 전면과 후면, 즉 양면에 서로 대향되게 형성된다.

보다상세하게는, 투명전극층(900)(a)(b)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 또는 그들의 혼합물인 금속산화물 마련될 수도 있고, 주석-도핑된 산화인듐(ITO:Indium Tin Oxide), 산화 주석(NESA), 불소-도핑된 산화주석(FTO), 산화아연(ZnO), 알루미늄-도핑된 산화아연(ZnO:Al)으로 마련될 수 있다.

투명전극층(900)(a)(b)의 두께는 스마트 윈도우를 사용하려는 용도에 따라 다양하게 조절가능하며 광투과 간섭에 영향을 주지 않는 두께로 바람직하게는 0.01㎛ ~ 100㎛ 범위내로 마련되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 투명전극층(900)(a)(b)은 제1일렉트로크로믹 유닛(300)과 제2일렉트로크로믹 유닛(400) 사이에 그리고 제2일렉트로크로믹 유닛(400)과 제3일렉트로크로믹 유닛(500) 사이에 투명전극층(900)(a)(b)을 공통전극으로 사용하여 전극층의 갯수를 줄일 수도 있다.

이때, 투명전극층(900)(a)(b)은 전원공급부(700)와 리드선(30)으로 연결된다.

제1패턴형상(350)은 사각형, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형, 마름모, 평행사변형, 원, 타원, 또는 이들의 일부분이거나 이들이 중첩된 다각형을 포함한다.

또한, 제1패턴형상(350)은 단일패턴으로 형성되거나 상기 단일패턴이 복수 배치되는 것을 포함한다.

본 발명의 일실시예로 도 2(a)를 참조하면, 제1패턴형상(350)은 복수의 동심원으로 형성된다.

한편, 투명영역(50)은 제1일렉트로크로믹 유닛(300)에 전압을 인가했을 경우, 일렉트로크로믹 물질에 의해 제1일렉트로크로믹층(310)의 발색 및 소색이 일어나지 않는 영역을 말한다.

즉, 투명영역(50)은 전압 인가에 따라 광투과율 변화가 없는 영역으로서, 태양광이 그대로 투과될 수 있도록 항상 투명한 상태로 존재한다.

투명영역(50)은 제1일렉트로크로믹층(310)의 제1패턴형상(350)의 경계부분에 투명박막(칸막이)을 삽입하여, 일렉트로크로믹 물질이 제1패턴형상(350)의 내부로 침투하는 것을 차단하여 구현될 수 있고, 또한 제1일렉트로크로믹층(310)의 제1패턴형상(350) 영역을 투명한 절연물로 마련되어 소정의 전압이 걸리지 않아 제1일렉트로크로믹층(310)의 발색과 소색이 일어나지 않는 투명영역(50)을 구현할 수 있다.

제1일렉트로크로믹층(310)은 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b) 사이로 전압이 인가되면, 전기화학적인 산화, 환원반응에 의해 가역적인 발색과 소색이 이루어져 광의 투과율을 조절할 수 있는 일렉트로크로믹(electrochromic) 물질을 함유한다.

제1일렉트로크로믹층(310)은 이온이나 전자를 전도할 수 있는 전해질층(미도시)을 더 포함할 수 있다.

이때, 일렉트로크로믹 물질은 외부에서 전기장이 인가되지 않는 경우에는 색을 띠지 않고 있다가 전기장이 인가되면 발색되며, 반대로 외부에서 전기장이 인가되지 않는 경우에는 색을 띠고 있다가 전기장이 인가되면 소색되는 물질을 포함한다.

예를 들면, 일렉트로크로믹 물질로는 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴 등의 무기화합물과 피리딘계 화합물, 아미노퀴논계 화합물 등을 포함하며, 양극 착색(anodic coloration) 재료의 예로는 산화크롬(Cr2O3), 산화 니켈(NiOx), 산화 이리듐(IrO2), 산화 망간(MnO2), 헥사시아노철(II)산철(III)(Fe4[Fe(CN)6]3), 수산화 니켈(Ni(OH)2) 등의 전이금속 산화물이 있고, 음극 착색(cathodic coloration) 재료의 예로는 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 니오브(Nb2O3), 산화 티탄(TiO2), 티탄산 스트론튬(SrTiO3) 등의 전이금속 산화물이 있다.

또한, 일렉트로크로믹 물질로는 아조벤젠계, 트리페닐 아민계, 페닐렌 디아민계 등의 저분자계 유기 일렉트로크로믹 화합물 또는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리p-페닐렌설피드, 폴리페닐나프탈렌 등의 π공역계 도전성 고분자가 이용될 수 있다.

이때, 일렉트로크로믹(electrochromic) 물질은 단독 또는 조합해서 사용하는 것도 가능하다.

제2일렉트로크로믹 유닛(400)은 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)을 가지는 제2일렉트로크로믹층(410)을 포함한다.

제2일렉트로크로믹 유닛(400)은 전압 인가에 따라 제2일렉트로크로믹층(410)에 마련된 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)을 제외한 나머지 영역이 어두워지거나 투명하게 하여 광투과율을 조절하는 역할을 수행한다.

제2일렉트로크로믹 유닛(400) 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b)이 대향되도록 배치되며, 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b) 사이에는 제2일렉트로크로믹층(410)이 협지된다.

한편, 투명전극층(900)(a)(b), 제2패턴형상(450), 투명영역(50), 제2일렉트로크로믹층(410)의 일렉트로크로믹 물질은 상기 제1일렉트로크로믹 유닛(300)에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 제1일렉트로크로믹 유닛(300)과 차이점에 관해서만 설명하기로 한다.

제2패턴형상(450)은 사각형, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형, 마름모, 평행사변형, 원, 타원, 또는 이들의 일부분이거나 이들이 중첩된 다각형을 포함하며, 제2패턴형상(450)은 단일패턴으로 형성되거나 상기 단일패턴이 복수 배치되는 것을 포함한다.

한편, 제1패턴형상(350)과 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)의 크기가 다르며, 제1패턴형상(350)과 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)은 서로 교차되는 교차영역(60)이 존재한다.

보다 상세하게는, 도 2(a)(b)를 참조하면 제1패턴형상(350)과 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)의 크기가 각각 동심원과 사각형으로 다르며, 도 3(d)를 참조하면, 제1패턴형상(350)과 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)이 서로 교차하는 교차영역(60)이 존재한다.

제3일렉트로크로믹 유닛(500)은 투명영역(50)을 가지지 않으며 제3일렉트로크로믹층(510)을 포함한다.

제3일렉트로크로믹 유닛(500)은 전압 인가에 따라 제3일렉트로크로믹층(510)의 전영역을 동시에 어두워지거나 투명하게 하여 광투과율을 조절하는 역할을 수행한다.

제3일렉트로크로믹 유닛(500)은 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b)이 대향되도록 배치되며, 한쌍의 투명전극층(900)(a)(b) 사이에는 제3일렉트로크로믹층(510)이 협지된다.

제3일렉트로크로믹 유닛(500)의 투명전극층(900)(a)(b), 일렉트로크로믹 물질은 상기 제1일렉트로크로믹 유닛(300)에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 생략하기로 한다.

이때, 제1일렉트로크로믹층(310), 제2일렉트로크로믹층(410), 제3일렉트로크로믹층(510)은 각각 개별적인 색상을 가질 수 있다.

예를들면, 제1일렉트로크로믹층(310)은 전압 인가시 적색(R)을 띠는 일렉트로크로믹 물질을 가지며, 제2일렉트로크로믹층(410)은 전압 인가시 녹색(G)을 띠는 일렉트로크로믹 물질을 가지며, 제3일렉트로크로믹층(510)은 전압 인가시 청색(B)을 띠는 일렉트로크로믹 물질을 가질 수 있다.

즉, 제1일렉트로크로믹층(310)은 적색(R)을, 제2일렉트로크로믹층(410)은 녹색(G)을, 제3일렉트로크로믹층(510)은 청색(B)을 가질 수 있지만, 이는 본 발명의 일 예로 든 것에 불과하고 이에 한정되는 것은 아니다.

일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 복수의 일렉트로크로믹 유닛으로 마련됨으로써 각 일렉트로크로믹 유닛별로 일렉트로크로믹 물질이 발색되는 색을 달리하여 칼라풀한 윈도우의 인테리어 효과를 얻을 수 있다.

또한, 일렉트로크로믹 물질이 발색되는 색을 이용하여 특정한 파장의 광을 차단할 수 있어, 자외선 등과 같은 유해한 파장의 광으로부터 피해를 줄일 수 있다.

여기서 본 발명인 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(400)의 발색 또는 착색에 대한 수동제어, 자동제어 여부를 결정하는 스위치(20)를 더 포함할 수 있다.

스위치(20)는 스마트 윈도우 몸체(10)의 일측 소정부위에 설치되거나, 원격제어로 수동제어, 자동제어 여부를 선택할 수 있는 리모컨 형식으로 마련될 수 있다.

스위치(20)는 수동제어, 자동제어을 선택하는 버튼을 포함하여 구성되며, 사용자가 수동제어를 선택시 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(400)의 제5단계 제어를 선택할 수 있는 조작버튼이 마련된다.

스위치(20)는 수동제어 선택시 미리 설정된 시간 동안 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)의 발색 또는 착색을 개별적으로 설정하는 시간설정부(850)를 더 포함할 수 있다.

시간설정부(850)는 사용자가 스마트 윈도우를 각 시간별 상황에 따라 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)의 발색 또는 착색을 미리 설정하는 역할을 수행한다.

예를 들면, 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우가 자동차에 사용될 경우, 사용자는 태양광이 조사되는 장소에 자동차를 오래 주차할 경우 시간설정부(850)를 통해 미리 차광효과가 높게 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)이 최대한 발색되도록 설정가능하다.

즉, 사용자는 시간설정부(850)를 통해 시간별로 예상되는 상황에 맞게 본 발명의 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우의 광투과율을 설정할 수 있다.

구동부(600)는 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)에 독립적으로 각각 연결되어 전압을 인가하는 제어회로를 포함하며, 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)에 전압을 인가하는 역할을 수행한다.

전원공급부(700)는 전압(전위차)을 형성하는 전원을 구동부(600)에 공급하는 역할을 수행한다.

전원공급부(700)는 미리 설정된 소정의 전압을 인가되도록 하며, 바람직하게는 0.5V~10V 범위내의 값으로 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

각 일렉트로크로믹유닛에 반대 전압을 인가하거나 전압을 인가하지 않으면 발색상태에서 원래의 투명상태로 되돌아 간다.

이를 위해, 전원공급부(700)는 전원차단부(미도시)와 역전압공급부(미도시)을 더 포함할 수 있다.

제어부(800)는 스위치(20), 온도감지센서(250), 구동부(600), 전원공급부(700), 시간설정부(850)와 전기적으로 연결되어 스마트 윈도우의 전반적인 동작을 제어하며, 또한 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)에 전압이 개별적으로 인가되도록 제어하는 역할을 수행한다.

즉, 제어부(800)는 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)이 개별적으로 또는 동시에 발색 또는 착색 가능하도록 제어하는 것이 가능하다.

또한, 제어부(800)는 미리 정해진 실내적정온도를 유지하기 위해 상기 온도감지센서(250)를 통해 전송된 온도데이터에 대응하여 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)의 발색 또는 착색을 조절한다.

여기서 미리 정해진 실내적정온도는 바람직하게는 18~24℃ 온도범위를 말하지만 이에 한정되지는 않으며, 상기 실내적정온도 계절별, 시간별로 사용자가 다양하게 설정할 수 있다.

이를 위해, 사용자가 실내적정온도를 설정할 수 있는 입력부(미도시)를 스위치(20)에 마련하거나 이와 별도로 입력할 수 있는 장치를 마련할 수 있다.

제어부(800)는 온도감지센서(250)를 통해 전송된 온도데이터가 미리 설정된 실내적정온도와 비교하여, 실내온도가 높으면 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)에 전압을 인가하여 발색시켜 차광효과를 높이며, 실내온도가 낮으면 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)에 전압을 인가 휴지하여 소색시켜 광투과율을 높인다.

제어부(800)는 일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우는 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500)의 발색 또는 소색에 따라 광투과율을 제5단계로 제어한다.

도 3(a) 내지 도 3(e)를 참조하면, 광투과율 제1단계는 제1일렉트로크로믹 유닛(300), 제2일렉트로크로믹 유닛(400), 제3일렉트로크로믹 유닛(500) 모두 전압이 인가되지 않아 입사된 태양광을 모두 투과시켜 도 3(a)에 도시한 바와 같이 제3일렉트로크로믹 유닛(500)의 전영역에서 태양광을 투과시킨다.

광투과율 제2단계는 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 제1일렉트로크로믹 유닛(300)만 전압이 인가되고 제2일렉트로크로믹 유닛(400) 및 제3일렉트로크로믹 유닛(500)은 전압이 인가가 휴지된 상태에서 제1일렉트로크로믹 유닛(300)의 제1패턴형상(350)이 가지는 투명영역(50)에서만 태양광을 투과시킨다.

광투과율 제3단계는 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 제2일렉트로크로믹 유닛(400)만 전압이 인가되고 제1일렉트로크로믹 유닛(300) 및 제3일렉트로크로믹 유닛(500)은 전압이 인가가 휴지된 상태에서 제2일렉트로크로믹 유닛(400)의 제2패턴형상(450)이 가지는 투명영역(50)에서만 태양광을 투과시킨다.

광투과율 제4단계는 도 3(d)에 도시한 바와 같이, 제1일렉트로크로믹 유닛(300) 및 제2일렉트로크로믹 유닛(400)은 전압이 인가되고 제3일렉트로크로믹 유닛(500)은 전압이 인가가 휴지된 상태에서 제1일렉트로크로믹 유닛(300)의 제1패턴형상(350)과 제2일렉트로크로믹 유닛(400)의 제2패턴형상(450)의 투명영역(50)이 서로 교차되는 교차영역(60)에서만 태양광을 투과시킨다.

광투과율 제5단계는 도 3(e)에 도시한 바와 같이, 제1일렉트로크로믹 유닛(300) 또는 제2일렉트로크로믹 유닛(400)의 전압이 인가된 여부에 상관없이 제3일렉트로크로믹 유닛(500)에 전압이 인가된 상태에서 투명영역을 가지지 않는 제3일렉트로크로믹층(510) 전영역에서 태양광을 차단시킨다.

다시 설명하면, 광투과율 제1단계에서 제5단계까지 단계가 증가할수록 광투과율은 적어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 스마트 윈도우 몸체
20 : 스위치
30 : 리드선
50 : 투명영역(TA)
60 : 교차영역
100 : 제1기판
200 : 제2기판
250 : 온도감지센서
300 : 제1일렉트로크로믹 유닛
310 : 제1일렉트로크로믹층
350 : 제1패턴형상
400 : 제2일렉트로크로믹 유닛
410 : 제2일렉트로크로믹층
450 : 제2패턴형상
500 : 제3일렉트로크로믹 유닛
510 : 제3일렉트로크로믹층
600 : 구동부
700 : 전원공급부
800 : 제어부
850 : 시간설정부
900(a)(b) : 투명전극층

Claims (6)

1. 투명한 유리로 마련되는 제1기판;
   상기 제1기판과 서로 대향되게 위치하며, 투명한 유리로 마련되는 제2기판;
   상기 제2기판의 일측면에 설치되어 실내의 온도를 감지하는 온도감지센서;
   제1패턴형상의 투명영역을 가지는 제1일렉트로크로믹층을 포함하는 제1일렉트로크로믹 유닛;
   제2패턴형상의 투명영역을 가지는 제2일렉트로크로믹층을 포함하는 제2일렉트로크로믹 유닛;
   투명영역을 가지지 않는 제3일렉트로크로믹층을 포함하는 제3일렉트로크로믹 유닛;
   상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛에 독립적으로 각각 연결되어 전압을 인가하는 제어회로를 포함하는 구동부;
   상기 구동부에 전원을 공급하는 전원공급부;
   상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛에 전압을 개별적으로 인가하도록 제어하는 제어부; 를 포함하며,
   상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛은 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 각각 한쌍의 대향하는 투명전극층을 가지고 상기 제어부는 미리 정해진 실내적정온도를 유지하기 위해 상기 온도감지센서를 통해 전송된 온도데이터에 대응하여 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색을 조절하도록 마련되며,
   상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색에 대한 수동제어, 자동제어 여부를 결정하는 스위치를 더 포함하고,
   상기 제1일렉트로크로믹층, 상기 제2일렉트로크로믹층, 상기 제3일렉트로크로믹층은 각각 개별적인 색상을 가지도록 마련되며,
   제1패턴형상과 제2패턴형상의 투명영역의 크기가 다르며, 제1패턴형상과 제2패턴형상의 투명영역은 서로 교차되는 교차영역이 존재하고,
   상기 제어부는,
   상기 온도감지센서를 통해 측정된 온도에 따라 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 광투과율을 제5단계로 제어하며,
   상기 스위치는,
   수동제어를 선택시 미리 설정된 시간 동안 상기 제1일렉트로크로믹 유닛, 상기 제2일렉트로크로믹 유닛, 상기 제3일렉트로크로믹 유닛의 발색 또는 착색을 개별적으로 설정하는 시간설정부를 더 포함하며,
   상기 투명전극층은 전도성 금속 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxide)로 제조되는 도전층으로 마련되며,
   상기 제1일렉트로크로믹 유닛과 제2일렉트로크로믹 유닛 사이에 그리고 제2일렉트로크로믹 유닛과 제3일렉트로크로믹 유닛 사이에 배치되는 투명전극층은 공통전극으로 마련되고,
   상기 제1기판과 제2기판은 내열성, 강도, 내스크래치성, UV차단을 보완하기 위하여 고분자 소재로 마련되는 박막의 필름형 코팅층을 각각 포함하며,
   상기 투명영역은 상기 제1일렉트로크로믹층 또는 제2일렉트로크로믹층 상에서 제1패턴형상 또는 제2패턴형상의 경계부분에 투명박막을 삽입하거나, 제1패턴형상 또는 제2패턴형상에 대응되는 투명한 절연물이 삽입되어 구현되고,
   상기 제어부는 상기 제1 내지 제3일렉트로크로믹층의 발색되는 색을 조합하여 유해한 특정 파장의 광을 차단하도록 마련되며,
   광투과량 제1단계는 제1일렉트로크로믹 유닛과 제2일렉트로크로믹 유닛과 제3일렉트로크로믹 유닛 모두 전압을 인가시키지 않아 전영역에서 태양광을 투과시키도록 마련되며,
   광투과량 제2단계는 제1일렉트로크로믹 유닛만 전압이 인가되고 제2, 3일렉트로크로믹 유닛에는 전압을 인가시키지 않아 제1패턴형상이 가지는 투명영역에서만 태양광을 투과시키도록 마련되고,
   광투과량 제3단계는 제2일렉트로크로믹 유닛만 전압이 인가되고 제1, 3일렉트로크로믹 유닛에는 전압을 인가시키지 않아 제2패턴형상이 가지는 투명영역에서만 태양광을 투과시키도록 마련되며,
   광투과량 제4단계는 제1, 2일렉트로크로믹 유닛에는 전압이 인가되고 제3일렉트로크로믹 유닛에는 전압을 인가시키지 않아 제1패턴형상과 제2패턴형상의 투명영역이 서로 교차되는 교차영역에서만 태양광을 투과시키도록 마련되고,
   광투과량 제5단계는 제3일렉트로크로믹 유닛에 전압을 인가시켜 전영역에서 투양광을 차단시키도록 마련되는 것을 특징으로 하는
   일렉트로크로믹을 이용한 스마트 윈도우.
   
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