KR101679692B1 - 적외선 차폐 단열코팅 - Google Patents

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Abstract

태양광의 근적외선 영역 및 원적외선 영역 모두를 효율적으로 차폐하는 단열코팅이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은, 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률층, 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률층 및 제2 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 굴절률층을 하나 이상 포함하여, 굴절률이 상대적으로 큰 굴절률층 상에 굴절률이 상대적으로 작은 굴절률층이 위치하도록 형성되고, 제1 굴절률 및 제3 굴절률의 차이인 제1 굴절률차는 제2 굴절률 및 제3 굴절률의 차이인 제2 굴절률차보다 크고, 제1 굴절률차에 의해 태양광의 근적외선이 차폐되고, 제2 굴절률차에 의해 태양광의 원적외선이 차폐된다.

Description

적외선 차폐 단열코팅{Insulating Coating for Cut-off Infrared Rays}
본 발명은 적외선 차폐 단열코팅에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광의 근적외선 영역 및 원적외선 영역 모두를 효율적으로 차폐하는 적외선 차폐 단열코팅에 관한 것이다.
근래에 건축 분야에서는 에너지 효율성을 향상시키기 위한 건축 외장재의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 그 중에서도 실내에 유입되는 태양광 에너지를 흡수 및 차단시킬 수 있는 중요한 자재로 건축 외벽의 창호 소재에 대한 연구가 많이 수행되고 있다.
태양광의 파장은 자외선, 가시광선, 적외선으로 구분될 수 있으며 이 중에서 냉난방을 결정짓는 파장은 적외선 영역의 태양광이고, 실내에 위치한 가구의 변색 및 인체에 영향을 미치는 파장은 자외선 영역의 태양광이다. 주택 전체의 열출입과 관련하여 창호로부터 손실되는 에너지는 대략 30 내지 45%로 조사되고 있으며, 이는 실내에 유입되는 태양광 에너지를 제어하기 위한 창호 소재인 스마트 윈도우(Smart window)의 발전 가능성을 높게 평가하는 요인이기도 하다.
이러한 스마트 윈도우는 이중창 유리 사이에 형성되는 물질에 따라 종류가 나눠지는데, 크게는 전기변색 방식(EC, Electrochromic), 분극입자 방식(SPD, Suspended Particle Display), 폴리머 분산 액정 방식(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal)으로 구분될 수 있다. 상기 스마트 윈도우들은 전기 스위치의 조절에 의해 상기 물질들 양단에 인가되는 전류량이 변화되는 경우 개재된 물질의 산화 환원 반응에 의해 암화되는 현상을 이용하거나(EC 방식), 분극 입자들이 배향되는 현상을 이용하여(SPD/PLDC 방식) 태양광 적외선을 차폐하는 기능을 가지게 된다.
기존의 상용화된 단열 코팅은 주로 흡수 방식을 사용하는 경우 내구성이 좋지 못하여 1년 내지 2년의 짧은 기간동안 성능을 유지하고, 시간이 지나면서 성능이 저하되는 문제점이 발생하였고, 금속을 코팅하는 방식의 경우 금속특성상 투광성이 확보가 안 되는데, 스마트 윈도우들이 태양광 적외선을 차폐하기 위해서는 유리를 금속층이 불투명하게 가려야만 하므로, 기본적으로 투명해야 할 창호의 기본적인 용도와 배치되는 문제가 있었다. 또한, 종래의 나노입자를 사용한 산화물 기반의 다층 코팅의 경우, 투명도를 유지할 수 있기는 하지만 헤이즈(Haze) 문제가 있어서 건축용 창호에는 사용할 수 없는 문제가 있었다.
아울러, 상용되는 적외선 차단 코팅기술은 태양광 에너지 중에 주로 원적외선 영역만 차단할 수 있었고, 근적외선 영역을 제대로 차단 할 수 없다는 문제점이 있었다. 따라서 가시광선 투과율을 유지하면서도 전체 파장영역의 적외선을 차폐할 수 있고, 헤이즈 문제가 없으며, 장기 내구성이 확보된 단열코팅에 대한 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들에서는 가시광선 투과율을 유지하면서도 태양광의 근적외선 영역 및 원적외선 영역 모두를 효율적으로 차폐하는 적외선 차폐 단열코팅을 제공하고자 한다. 또한, 원적외선 영역만 주로 차폐가 되는 로이 코팅의 단점을 해결하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 적외선 차폐 단열코팅은, 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률층, 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률층 및 제2 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 굴절률층을 하나 이상 포함하여, 굴절률이 상대적으로 큰 굴절률층 상에 굴절률이 상대적으로 작은 굴절률층이 위치하도록 형성되고, 제1 굴절률 및 제3 굴절률의 차이인 제1 굴절률차는 제2 굴절률 및 제3 굴절률의 차이인 제2 굴절률차보다 크고, 제1 굴절률차에 의해 태양광의 근적외선이 차폐되고, 제2 굴절률차에 의해 태양광의 원적외선이 차폐된다.
본 발명의 일실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층이 이산화티탄(TiO2), 알루미늄도핑 산화아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 및 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함한다. 이 때, 파장이 1,000nm 이상의 광의 투과율이 10%이하이고, 파장이 1,500nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층이 이산화티탄(TiO2), 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 불소도핑 산화주석(fluorine doped tin oxide, FTO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함한다. 이 때, 파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층이 이산화티탄(TiO2) 및 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함한다. 이 때, 파장이 1,500 nm 이상의 광의 투과율이 10% 이하이고, 파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 5%이하일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 굴절율이 서로 다른 산화물을 다층적층하면서 두께를 조절하여 단열코팅을 적용함으로써 가시광선 투과율을 유지하면서도 태양광의 근적외선 이외에 원적외선까지 효과적으로 차폐시킬 수 있고, 공기중에서 산화가 일어나지 않아 내구성을 확보할 수 있는 바, 기존의 단열코팅 방법인 로이코팅의 단점을 보완할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예들에 따른 단열코팅 기술을 유리코팅이나 필름에 코팅하여 직접적으로 단열 기능을 사용하는 경우 및 스마트 윈도우에 적용하는 경우에는 스마트 윈도우의 수명 감소를 방지할 수 있으며, 스마트 윈도우의 가시광선 투과율을 유지하면서도 태양광의 원적외선 뿐만 아니라 근적외선까지 효과적으로 차폐시켜 실내의 냉난방 부하 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열코팅을 포함하는 광학필름을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 단열코팅의 광의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면들이다.
도 7내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열코팅의 광의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면들이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 단열코팅의 광의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열코팅을 포함하는 광학필름(100)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1 을 참조하면, 광학필름(100)은 투명기판(110), 단열코팅(120) 및 투명전도성층(130)을 포함하여 구성되는 적층 구조를 갖는다.
광학필름(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 투명기판(110)과, 투명기판(110)의 상부면에 형성되는 단열코팅(120)과, 단열코팅(120)의 상부면에 형성되는 투명전도성층(130)을 포함하도록 형성될 수 있다. 또한, 도 1에 도시되지는 않았으나 투명기판(110)의 상부 뿐만 아니라 하부면에도 단열코팅(120) 및 투명전도성층(130)이 순차적으로 적층된 복층 구조를 가지도록 형성되는 것도 가능하다.
한편, 광학필름(100)은 도 1에 도시된 것과는 달리 투명기판(110) 상에 투명전도성층(130)이 형성되고, 투명전도성층(130) 상부에 단열코팅(120)이 형성되는 것도 가능하다. 또한, 투명기판(110)의 상부 뿐만 아니라 하부면에도 투명전도성층(130) 및 단열코팅(120)이 순차적으로 적층된 복층 구조를 가지도록 형성되는 것도 가능하다.
즉, 광학필름(100)은 일면 또는 양면에 단열코팅(120) 및 투명전도성층(130)이 순서에 상관없이 적층 됨으로써 형성될 수 있다.
그리고 광학필름은 투명기판과, 투명기판의 하부면에 형성되는 단열코팅과, 단열코팅의 상부면에 형성되는 투명전도성층을 포함하도록 형성될 수 있다. 즉, 광학필름은 일면에 단열코팅이 형성되고 타면에는 투명전도성층이 형성될 수 있다.
투명기판(110)은 투명성을 갖는 기판으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있으며, 열거된 물질로 한정되는 것은 아니고 투명성을 가진 기판 재료면 어느 것이나 사용될 수 있다.
투명기판(110)의 크기는 특정되지 않으며, 예컨대 1,600mm의 폭을 갖는 대면적으로 형성될 수 있다.
단열코팅(120)은 광학필름(100)의 태양광의 가시광선 투과율을 유지하면서도 적외선을 차폐시키는 기능을 한다. 단열코팅(120)은 굴절률이 서로 다른 굴절률층(산화물로 형성됨)이 적층되어 이루어진다. 한편, 본원명세서에서 가시광선은 380nm 내지 800nm, 근적외선은 800nm 내지 1500nm, 및 원적외선은 1500nm 이상의 파장영역을 나타내되, 소정 정도의 오차 범위를 모두 포함한다.
투명전도성층(130)은 투명성과 전도성 특성을 갖는 물질로 형성되는 레이어(layer)에 해당하는 것으로, 구체적으로는 Zn, Cd, In, Ga, Sn 및 Ti의 산화물, 이들 물질간의 화합물, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(fluorine doped tin oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), GZO(Gallium doped Zinc Oxide), 그래핀 및 카본나노튜브로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다. 투명전도성층(130)의 크기, 두께는 특정되지 않는다.
단열코팅(120) 및 투명전도성층(130)은 CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, ALD(Atomic Layer Deposition), 증발법(evaporation), 졸-겔법(sol-gel)등의 증착 공정이나, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 등의 용액 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 적외선 차폐 단열코팅(120)은, 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률층, 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률층 및 제2 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 굴절률층을 하나 이상 포함할 수 있다. 이들 층은 굴절률이 상대적으로 큰 굴절률층 상에 굴절률이 상대적으로 작은 굴절률층이 위치하도록 적층된다. 여기서, 제1 굴절률 및 제3 굴절률의 차이를 제1 굴절률차라고 하고, 제2 굴절률 및 제3 굴절률의 차이를 제2 굴절률차라고 하면, 제1 굴절률차는 제2 굴절률차보다 크다. 본 발명에 따른 단열코팅(120)에서는 제1 굴절률차에 의해 태양광의 근적외선이 차폐되고, 제2 굴절률차에 의해 태양광의 원적외선이 차폐되어 태양광의 적외선 영역 전체에 대하여 효율적인 차폐가 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층이 이산화티탄(TiO2), 알루미늄도핑 산화아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 및 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함한다. 이 때, 파장이 1,000nm 이상의 광의 투과율이 10%이하이고, 파장이 1,500nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층이 이산화티탄(TiO2), 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 불소도핑 산화주석(fluorine doped tin oxide, FTO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함한다. 이 때, 파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적외선 차폐 단열코팅은 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층이 이산화티탄(TiO2) 및 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함한다. 이 때, 파장이 1,500 nm 이상의 광의 투과율이 10% 이하이고, 파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 5%이하일 수 있다.
굴절률층은 ZnO(굴절률 1.9~2.0), TiO2(굴절률 ~2.3), Ta2O5(굴절률 2.1~2.3), FTO(fluorine tin oxide), ATO(antimony tin oxide), IATO(indium antimony tin oxide), ITO(indium tin oxide, 굴절률 2.0), AZO(aluminum doped zinc oxide), IGO(Indium Gallium Oxide), SiO2(굴절률 ~1.46), Al2O3(굴절률 1.6~1.9) 및 SiN(굴절률 1.6)으로 이루어진 군에서 선택되는 1이상의 물질로 형성될 수 있으며(예컨대 ITO와 ATO를 함께 포함할 수 있음), 이에 한정되는 것은 아니다.
다만, 각 굴절률층은 인접층과의 상대적인 굴절률 차이에 의해서 적층될 수 있다. 즉, 상대적으로 굴절률이 높은 ZnO, TiO2, 또는 Ta2O5는 제1 굴절률층에 사용될 수 있고, FTO, ATO, IATO, ITO, AZO, 또는 IGO는 제2 굴절률층에 사용될 수 있으며, SiO2, Al2O3 또는 SiN은 제3 굴절률층에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라 인접층의 굴절률에 따라 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층 중 어느 한 층에 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 단열코팅(120)은 제1 굴절률차 및 제2 굴절률차를 이용하여 원적외선과 근적외선을 모두 차폐한다. 이를 위해, 특히 FTO, ATO, IATO, ITO, AZO, 또는 IGO를 제2 굴절률층에 사용하고, SiO2, Al2O3 또는 SiN를 제3 굴절률층에 사용하는 경우, 제2 굴절률차가 발생하는 적층순서에 기인하여 원적외선 영역이 효과적으로 차폐된다.
단열코팅(120)의 두께는 특정되지 않으며 가시광선 투과율 유지를 위해 제1 굴절률층 및 제2 굴절률층의 두께가 조정됨으로써 단열코팅(120)의 두께가 정해질 수 있다.
상기와 같이 형성되는 단열코팅(120)은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 물질과 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 물질의 굴절률 차이를 이용하여 전체적으로 목표로 하는 가시광선 투과율을 조정할 수 있고, 원하는 근적외선 차폐율 및 원적외선 차폐율을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 시험예를 설명하도록 한다. 다만, 본 발명이 하기의 시험예에 한정되지 않음은 자명하다.
1. TiO2, SiO2 및 AZO 사용_실시예 1내지 실시예 5
유연기판인 PET 기판을 이용하여 이하의 표1과 같이 단열코팅을 적층하여 단열코팅방법을 실시하고, 파장에 따른 투과도를 측정하였다(UV_VIS spectrometer장비 사용).
층수 실시예1 두께(nm) 실시예2 두께(nm) 실시예3 두께(nm) 실시예4 두께(nm) 실시예5 두께(nm)
1 TiO2 104.68 TiO2 114.61 TiO2 114.61 TiO2 115.12 TiO2 115.16
2 SiO2 148.75 SiO2 166.59 SiO2 166.59 SiO2 165.58 SiO2 165.12
3 TiO2 95.30 TiO2 105.61 TiO2 105.62 TiO2 109.11 TiO2 106.17
4 SiO2 160.43 SiO2 173.33 SiO2 173.33 SiO2 164.58 SiO2 165.54
5 AZO 10,146.48 AZO 10,924.76 AZO 1,085.54 TiO2 106.63 TiO2 106.10
6 SiO2 25.79 TiO2 2.96 SiO2 173.86 SiO2 173.43
7 TiO2 12.78 AZO 6,837.31 AZO 8,397.80 AZO 232.29
8 SiO2 25.78 TiO2 21.20
9 TiO2 12.76 AZO 8,144.66
2. TiO2, SiO2, ITO 및 FTO 사용_실시예 6 내지 실시예 9
유연기판인 PET 기판을 이용하여 이하의 표2와 같이 단열코팅을 적층하여 단열코팅방법을 실시하고, 파장에 따른 투과도를 측정하였다(UV_VIS spectrometer장비 사용).
층수 실시예6 두께(nm) 실시예7 두께(nm) 실시예8 두께(nm) 실시예9 두께(nm)
1 ITO 126.90 SiO2 68.11 ITO 43.47 ITO 48.09
2 SiO2 160.65 ITO 91.77 TiO2 81.79 TiO2 96.79
3 TiO2 101.85 SiO2 155.52 SiO2 167.48 SiO2 167.25
4 SiO2 165.32 TiO2 99.78 TiO2 103.68 TiO2 101.20
5 TiO2 105.23 SiO2 163.10 SiO2 163.32 SiO2 162.79
6 SiO2 175.15 TiO2 101.98 TiO2 103.11 TiO2 102.80
7 TiO2 118.14 SiO2 164.45 SiO2 172.96 SiO2 172.38
8 FTO 711.20 TiO2 112.72 TiO2 114.72 TiO2 113.77
9 ITO 708.33 FTO 293.49 FTO 504.57 FTO 266.68
10 ITO 464.02 TiO2 121.54 TiO2 124.28
11 ITO 794.37 FTO 313.77
12 TiO2 115.76
13 ITO 617.21
3. TiO2, SiO2 및 ITO 사용_실시예 10 내지 실시예 13
유연기판인 PET 기판을 이용하여 이하의 표3과 같이 단열코팅을 적층하여 단열코팅방법을 실시하고, 파장에 따른 투과도를 측정하였다(UV_VIS spectrometer장비 사용).
층수 실시예10 두께(nm) 실시예11 두께(nm) 실시예12 두께(nm) 실시예13 두께(nm)
1 TiO2 109.92 SiO2 66.14 SiO2 66.21 SiO2 66.12
2 SiO2 170.00 TiO2 95.75 TiO2 95.81 TiO2 95.74
3 TiO2 102.99 SiO2 164.95 SiO2 164.79 SiO2 164.96
4 SiO2 164.55 TiO2 103.11 TiO2 103.02 TiO2 103.11
5 TiO2 104.06 SiO2 166.99 SiO2 166.94 SiO2 166.98
6 SiO2 167.98 TiO2 104.80 TiO2 104.84 TiO2 104.80
7 ITO 698.89 SiO2 164.65 SiO2 164.91 SiO2 14.12
8 ITO 707.77 ITO 710.73 TiO2 10.00
9 SiO2 5.58 SiO2 150.52
10 ITO 707.88
도 2 내지 도 6은 실시예 1내지 5에 따른 단열코팅의 광의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면들이고, 도 7내지 도 10은 실시예 6내지 9에 따른 단열코팅의 광의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면들이며, 도 11 내지 도 14는 실시예 10내지 14에 따른 단열코팅의 광의 파장에 따른 투과도를 도시한 도면들이다.
도 2내지 도 6에 관한 실시예들에서는, 단열코팅은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 굴절률층 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 굴절률층을 이산화티탄(TiO2), 알루미늄도핑 산화아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 및 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 이용하여 구현하고 있다. 특히, 이들 실시예들은 TiO2를 단열코팅의 시작으로 하면서 제1 굴절률층으로 하고, AZO를 제2 굴절률층으로 하면서, SiO2를 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제3 굴절률층에 이용하여 단열코팅을 형성하였다. 이때, 파장이 1,000nm 이상의 광의 투과율이 10%이하이고, 파장이 1,500nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하로 나타났다. 이는 본 실시예들에 따른 단열코팅은 근적외선 영역에서의 차폐율이 90%이상이고, 원적외선 영역에서의 광차폐율은 약 100%를 나타냄을 알 수 있다.
도 7내지 도 10에 관한 실시예들에서는, 단열코팅은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 굴절률층을 이산화티탄(TiO2)으로, 제2 굴절률층은 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO) 또는 불소도핑 산화주석(fluorine doped tin oxide, FTO), 그리고, 제3 굴절률층은 이산화규소(SiO2)로 구현하고 있다. 특히, 이들 실시예에서는 ITO가 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 굴절률층인 경우도 있고, 실시예8 및 9의 경우에는 ITO가 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 굴절률층으로 사용되었다. 이 때, 파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하로 나타났다. 이는 본 실시예들에 따른 단열코팅은 근적외선 영역에서의 광차폐율은 70% 이상이나 원적외선 영역에서의 광차폐율은 약 100%를 나타냄을 알 수 있다.
도 11내지 도 14에 관한 실시예 10내지 13에서는, 단열코팅은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 굴절률층 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 굴절률층을 이산화티탄(TiO2) 및 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 이용하여 구현된다. 실시예10 내지 실시예 13에서는 고정적으로 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 굴절률층으로는 TiO2를, 제2 굴절률층으로는 ITO를 이용하고, 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제3 굴절률층으로는 SiO2를 이용한다. 본 실시예들에 따른 단열코팅은 파장이 1,500 nm 이상의 근적외선 광의 차폐율이 90%이상이고, 파장이 2,000nm 이상의 광의 차폐율은 95%이상으로 측정되었다.
전체 실시예들에서 파장이 1,000nm 이상의 광에 대한 차폐율이 70% 이상으로 측정되었으며, 파장이 1,500nm 이상의 광에 대하여는 차폐율이 90% 이상으로 나타나 근적외선 및 원적외선 모두 높은 차폐율을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 가시광선에 대한 투과율이 70 내지 80%이상이므로 본 발명에 따른 단열코팅은 제시된 구조 전부에 대하여 높은 가시광선 투과율을 유지하면서도 적외선 전체파장영역에 걸쳐 효과적으로 차폐시킬 수 있는 효과가 나타남을 알 수 있다.
한편, 실시예들을 비교하면, FTO의 추가에 따라 1,000nm 이상의 파장영역에서 피크가 형성된다거나, AZO나 FTO가 사용되지 않은 실시예 10내지 실시예13의 경우, 1,000nm 이상의 파장영역에서 비교적 넓은 면적의 피크영역이 발생한 것으로보아 AZO층의 추가로 인하여는 근적외선 영역에서 그래프상 피크형성을 억제할 수 있을 것으로 예측된다. 또한, FTO층을 형성하는 경우, 실시예 6과 실시예 9를 비교하면, 층수가 증가함에 따라 1,000nm 이상의 파장영역에서 생성된 피크 높이가 점점 낮아지면서 13층이 되었을 때, 가장 피크형성을 억제한 것으로 보아 층수의 증가가 피크억제에 유리한 영향을 미친 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 굴절률이 서로 다른 소재를 적층시킨 단열코팅을 적용함으로써 가시광선 투과율을 유지하면서도 태양광의 적외선을 차폐시킬 수 있는 바, 기존의 로이코팅의 단점을 보완할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 단열코팅을 스마트 윈도우에 적용하는 경우에는 스마트 윈도우의 수명 감소를 방지할 수 있으며, 스마트 윈도우의 가시광선 투과율을 유지하면서도 태양광 중 적외선을 차폐시켜 실내의 냉난방 부하 절감 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 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: 광학필름 110: 투명기판
120: 단열코팅 130: 투명전도성층

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률층, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률층 및 상기 제2 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 굴절률층을 하나 이상 포함하여, 굴절률이 상대적으로 큰 굴절률층 상에 굴절률이 상대적으로 작은 굴절률층이 위치하도록 형성되고, 상기 제1 굴절률 및 상기 제3 굴절률의 차이인 제1 굴절률차는 상기 제2 굴절률 및 상기 제3 굴절률의 차이인 제2 굴절률차보다 크고, 상기 제1 굴절률차에 의해 태양광의 근적외선이 차폐되고, 상기 제2 굴절률차에 의해 태양광의 원적외선이 차폐되는 적외선 차폐 단열코팅으로서,
    상기 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층은 이산화티탄(TiO2), 알루미늄도핑 산화아연(aluminum doped zinc oxide, AZO), 및 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함하고,
    파장이 1,000nm 이상의 광의 투과율이 10%이하이고,
    파장이 1,500nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하인 적외선 차폐 단열코팅.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    TiO2, SiO2, TiO2, SiO2 및 AZO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  5. 청구항 2에 있어서,
    TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, AZO, SiO2, 및 TiO2가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  6. 청구항 2에 있어서,
    TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, AZO, TiO2, AZO, SiO2, 및 TiO2가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  7. 청구항 2에 있어서,
    TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, 및 AZO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  8. 청구항 2에 있어서,
    TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, AZO, TiO2 및 AZO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  9. 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률층, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률층 및 상기 제2 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 굴절률층을 하나 이상 포함하여, 굴절률이 상대적으로 큰 굴절률층 상에 굴절률이 상대적으로 작은 굴절률층이 위치하도록 형성되고, 상기 제1 굴절률 및 상기 제3 굴절률의 차이인 제1 굴절률차는 상기 제2 굴절률 및 상기 제3 굴절률의 차이인 제2 굴절률차보다 크고, 상기 제1 굴절률차에 의해 태양광의 근적외선이 차폐되고, 상기 제2 굴절률차에 의해 태양광의 원적외선이 차폐되는 적외선 차폐 단열코팅으로서,
    상기 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층은 이산화티탄(TiO2), 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 불소도핑 산화주석(fluorine doped tin oxide, FTO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함하고,
    파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 0.1%이하인 적외선 차폐 단열코팅.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서,
    ITO, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, FTO 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  12. 청구항 9에 있어서,
    SiO2, ITO, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, FTO 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  13. 청구항 9에 있어서,
    ITO, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, FTO, TiO2 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  14. 청구항 9에 있어서,
    ITO, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, FTO, TiO2, FTO, TiO2 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  15. 제1 굴절률을 갖는 제1 굴절률층, 상기 제1 굴절률보다 낮은 제2 굴절률을 갖는 제2 굴절률층 및 상기 제2 굴절률보다 낮은 제3 굴절률을 갖는 제3 굴절률층을 하나 이상 포함하여, 굴절률이 상대적으로 큰 굴절률층 상에 굴절률이 상대적으로 작은 굴절률층이 위치하도록 형성되고, 상기 제1 굴절률 및 상기 제3 굴절률의 차이인 제1 굴절률차는 상기 제2 굴절률 및 상기 제3 굴절률의 차이인 제2 굴절률차보다 크고, 상기 제1 굴절률차에 의해 태양광의 근적외선이 차폐되고, 상기 제2 굴절률차에 의해 태양광의 원적외선이 차폐되는 적외선 차폐 단열코팅으로서,
    상기 제1 굴절률층, 제2 굴절률층 및 제3 굴절률층은, 이산화티탄(TiO2) 및 인듐산화주석(indium tin oxide, ITO), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나를 포함하고,
    파장이 1,500 nm 이상의 광의 투과율이 10% 이하이고,
    파장이 2,000nm 이상의 광의 투과율이 5%이하인 적외선 차폐 단열코팅.
  16. 삭제
  17. 청구항 15에 있어서,
    TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  18. 청구항 15에 있어서,
    SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  19. 청구항 15에 있어서,
    SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, ITO 및 SiO2가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
  20. 청구항 15에 있어서,
    SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2, TiO2, SiO2 및 ITO가 순차적층되어 형성된 것인 적외선 차폐 단열코팅.
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