KR20100031034A - 건축물 외장용 복층 유리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 외장재로 특히 적합한 복층 유리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자외선 및 근적외선 차단율이 매우 우수하면서도 가시광선 투과율이 높은 솔라유리층을 건축물의 외측면에 오도록 하고, 투명유리층을 건축물의 내측면에 오도록 하며, 상기 솔라유리층과 투명유리층 사이에 열전도율이 낮은 기체층을 중공층으로서 위치시키는 구성을 가지며, 더욱 바람직하게는 상기 솔라유리층 및 투명유리층 중 적어도 한 층이 로이코팅막으로 코팅됨으로써, 자외선 및 적외선 영역의 열선을 차단하면서도 가시광선 투과율을 높게 유지시켜 내부 거주자의 개방감을 확보하고, 단열성이 우수하여 냉난방 부하를 최소화시킬 수 있는 복층 유리에 관한 것이다.

건축물, 외장, 복층 유리, 솔라유리층, 투명유리층, 중공층, 로이코팅

Description

건축물 외장용 복층 유리{DOUBLE LAYERED GLASS FOR THE EXTERIOR OF A BUILDING}

본 발명은 건축물의 외장재로 특히 적합한 복층 유리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자외선 및 근적외선 차단율이 매우 우수하면서도 가시광선 투과율이 높은 솔라유리층을 건축물의 외측면에 오도록 하고, 투명유리층을 건축물의 내측면에 오도록 하며, 상기 솔라유리층과 투명유리층 사이에 열전도율이 낮은 기체층을 중공층으로서 위치시키는 구조를 가지며, 더욱 바람직하게는 상기 솔라유리층 및 투명유리층 중 적어도 한 층이 로이코팅막으로 코팅됨으로써, 자외선 및 적외선 영역의 열선을 차단하면서도 가시광선 투과율을 높게 유지시켜 내부 거주자의 개방감을 확보하고, 단열성이 우수하여 냉난방 부하를 최소화시킬 수 있는 복층 유리에 관한 것이다.

건축물 외장재로서의 유리는 그 투명성으로 인하여 실내 거주자의 조망권을 확보하여 개방감을 주고, 건축물의 채광성을 향상시켜 준다. 또한 높은 평활도에 의하여 왜곡이 없는 깨끗한 영상으로 건축물에 미려한 외관을 제공하는바, 건축물의 외장재로서 유리의 중요성 및 사용면적은 지속적으로 증가하고 있다. 또한 강도 가 높고 빗물, 바람 등의 외부 환경을 비교적 경량으로 차단할 수 있기 때문에 초고층 건축물용 외장재로서 중요한 위치를 차지하고 있는 등의 다양한 장점으로 인하여 현대 건축물에서 외장재로서 유리가 차지하는 비중은 매우 크게 증가하고 있다.

그러나 유리의 최대 장점이라고 할 수 있는 조망권 확보에 따른 개방감이나 채광성 등은 모두 가시광선 영역에서의 투명성에서 유래한 특성이나, 유리가 자외선 및 적외선 등과 같은 가시광선 영역 이외 파장의 전자파 또한 투과시키게 되면 건축물에 거주하는 사람에게 좋지 않은 영향을 끼치게 된다.

일반적으로 태양광선의 경우 파장의 길이에 따라 크게 자외선, 가시광선, 근적외선으로 분류할 수 있으며, 그 구성 비율은 자외선이 약 1 내지 5%, 가시광선이 40 내지 44%, 적외선이 55% 정도이다.

자외선의 경우 100 내지 400㎚의 짧은 파장으로 구성되어 있으나, 293㎚ 이하의 파장은 대기권을 둘러싼 오존층과 기타의 것에 흡수되어 지표면에 도달되지 않는다. 또한, 기본적으로 유리를 구성하는 성분들은 300㎚ 이하의 자외선을 거의 대부분 흡수하고 있으므로, 유리를 통해 투과되는 자외선은 주로 300 내지 400㎚ 파장대의 자외선이다. 이 영역의 자외선은 유기물의 화학결합을 끊는 광화학 작용으로 실내 거주자 및 가죽 제품, 가구, 플라스틱 등과 같은 실내 유기계 제품에 좋지 않은 영향을 주게 된다.

태양광선 중의 가시광선은 400 내지 800㎚대의 파장을 갖는데, 이는 사람이 시각적으로 인지할 수 있는 파장 범위이다. 가시광선 영역의 빛을 유리가 많이 투 과시키게 되면, 개방감은 커지나 외부에서 건축물 내부를 잘 볼 수 있게 되어 프라이버시 보호기능이 떨어지는 단점이 있다. 종래에는, 주거 건축물과 같이 실내 거주 시간이 많은 건축물은 투과율이 높은 유리 제품을, 상업 건축물과 같이 건축물의 색감 및 프라이버시 보호기능이 중요시되는 건축물은 투과율이 낮은 유리 제품을 선호하였다. 또한, 유리 외장재 비율이 높은 고층 건축물의 경우, 건축물을 경량화시키면서도 태양열의 인입을 최소화시키기 위하여 낮은 투과율의 유리가 선호되었다. 그러나 최근에는 실내 거주자의 관점이 매우 강조되고 있기 때문에 상업용 고층건축물의 경우에도 가시광선 투과율이 높은 제품에 대한 선호도가 점진적으로 증가하고 있다.

태양광선의 적외선은 그 대부분이 근적외선 영역인 800 내지 2,500㎚ 파장범위에 해당된다. 이 근적외선이 실내로 인입하게 되면, 실내 내부의 온도를 상승시켜 하절기에 냉방비의 증가로 이어지게 된다.

한편, 태양광선을 흡수 및 재방사하는 열선 또는 난방을 위한 히터, 스팀 등의 열선에 해당하는 중적외선 및 원적외선 영역의 열선은 2.5 내지 1,000㎛ 범위의 파장을 갖는 전자파인데, 이 파장대의 전자파는 유리를 포함한 모든 고체 물질에서는 투과되지 않고 주로 반사 내지 흡수된다. 이 중에서 흡수된 열선은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 재방사되는데, 이로 인하여 동절기에 실내 쪽의 난방열이 온도가 낮은 추운 외부로 손실되고, 그 결과 실내 온도를 낮추게 되어 난방비의 증가로 이어지게 된다. 또한, 유리 자체의 표면 온도 또한 하강하게 되고, 그 결과 유리 표면과 실내 온도와의 온도 차가 커져서 유리 표면에 결로가 발생할 가능성이 높아 지는데, 이러한 결로는 거주자의 시야 방해 및 곰팡이를 발생시키는 등 실내 거주자 및 건축물에 악영향을 미치게 된다.

따라서 건축물 외장재로서 유리는 가시광선 투과율은 높이면서도, 자외선, 적외선 등과 같은 가시광선 영역을 제외한 파장의 전자파는 효과적으로 차단할 것이 요구된다. 유리에 의한 전자파의 차단은 흡수, 반사 및 산란에 의해 이루어질 수 있으나, 산란의 경우 필연적으로 가시광선 영역의 투과율을 크게 떨어뜨리고 맑은 느낌을 주지 못하기 때문에 산란 방식으로 전자파를 차단하는 방법은 바람직하지 않다.

자외선 차단의 경우 흡수 또는 반사에 의한 차단이 가능하나, 반사에 의한 차단의 경우 가시광선 영역의 반사율 또한 증가시켜 가시광선 투과율을 낮추기 때문에 반사에 의한 차단보다 흡수방식에 의한 차단이 더 바람직하다. 반면 태양광선 중의 근적외선의 차단은 흡수방식 및 반사방식이 모두 가능하다. 한편 실내에 존재하는 중적외선 및 원적외선 영역의 파장을 갖는 에너지는 복사, 전도 및 대류에 의해서 쉽게 외부로 전달되어 손실된다. 그런데, 이 손실을 최소화하고자 중적외선 및 원적외선을 유리에 흡수시키는 경우에는 흡수 후 재방사에 의하여 결국 투과와 동일한 효과가 발생하기 때문에, 중적외선 및 원적외선은 반사방식을 이용하여 차단하여야 한다. 또한, 전도 및 대류에 의한 손실은 열전도율이 매우 낮은 물질을 유리 사이에 위치시킴으로써 최소화시킬 수 있다.

태양광선의 자외선 및 근적외선을 차단하는 유리로는 반사유리가 일반적으로 사용되고 있으나, 이러한 기존의 반사유리는 자외선 및 근적외선 차단성이 높은 반 면 가시광선 투과율이 매우 낮은 단점이 있어 건축물 외장재용으로는 적합하지 않다. 따라서, 현재 건축물 외장재용으로는 유리 두 장 사이에 열전도율이 낮은 기체(중공층)를 위치시킴으로써 전도 및 대류를 차단하여 유리에 높은 단열성을 부여한 복층 유리가 개발되어 널리 사용되고 있다. 이러한 기존의 복층 유리의 경우, 이를 구성하는 2장의 유리 중 적어도 한 장의 유리에는 중적외선 및 원적외선 영역의 열에너지를 반사시켜 복사에 의한 열손실을 최소화하기 위해 유리 표면에 전도성 코팅을 실시한 로이(Low E)코팅 유리가 사용된다. 그러나, 이러한 기존의 복층 유리는 태양광선의 자외선 및 근적외선 차단성에 있어서 여전히 만족스럽지 못하다.

한편, 건축물 외장용으로 자외선 차단성이 좋은 반사유리를 사용하는 경우에는 가시광선 투과율까지 떨어지는 문제가 있고, 유기계 PET 필름을 부착한 유리를 사용하는 경우에는 유기계 필름의 마모 및 오랜 자외선 노출에 따른 열화 문제가 발생한다. 또한, PVB 필름 접합유리의 경우에는 자외선 차단뿐만 아니라 높은 안전성능을 발휘하는 고성능의 제품이지만, 제조공정이 복잡하고, 고가의 PVB 필름으로 인하여 접합유리의 가격도 매우 높아지는 등 실용화에 제약이 있다는 문제가 있다.

따라서, 태양 광선의 자외선 및 근적외선 영역의 차단성이 우수하면서도 가시광선 투과율은 높고, 제조공정이 간단하며, 비교적 저가로서 실용화가 가능한, 개선된 건축물 외장용 복층 유리의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명은 태양 광선의 자외선 및 근적외선 영역의 차단성이 우수하면서도 가시광선 투과율은 높고, 제조공정이 간단하며, 비교적 저가로서 실용화가 가능한 건축물 외장용 복층 유리를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 솔라유리층, 투명유리층 및 솔라유리층과 투명유리층 사이에 위치한 중공층을 포함하는 복층구조로 이루어진 건축물 외장용 복층 유리, 더욱 바람직하게는 솔라유리층 및 투명유리층 중 적어도 한 층이 로이코팅막으로 코팅된 복층 유리를 제공한다.

본 발명의 복층 유리는 바람직하게는, 상기 솔라유리층 및 투명유리층 각각의 두께를 5 내지 8㎜로 하고, 상기 중공층의 두께를 11㎜ 이상으로 하였을 때 15% 이하의 자외선 투과율, 50% 이상의 가시광선 투과율 및 0.6 이하의 차폐계수를 갖는다.

이하에서 본 발명의 복층 유리에 대하여 각 구성층별로 상세하게 설명한다.

본 발명의 복층 유리에 있어서, 상기 솔라유리층은 건축물의 외부에 접하는 면을 구성하며, 가시광선 영역의 투과율을 크게 떨어뜨리지 않으면서도 300 내지 400㎚ 파장대의 빛을 흡수하는 자외선 흡수물질을 함유하여 태양광의 자외선을 차단하는 기능 및 800 내지 2,500㎚ 파장대의 빛을 흡수하는 근적외선 흡수물질을 함유하여 태양광의 근적외선을 차단하는 기능을 수행한다.

본원에서 솔라유리란 일반유리에 비하여 자외선 및 근적외선 차단 효과가 우수하며 녹색으로 착색된 소다-석회-실리카 유리를 의미한다.

본 발명에서 상기 자외선 흡수물질로는 TiO₂, CeO₂ 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 솔라유리층에 포함되는 자외선 흡수 물질의 총 함량은 솔라유리층을 구성하는 유리 100 중량% 내에 바람직하게는 0.4 내지 2.0 중량%, 더 바람직하게는 0.8 내지 1.5 중량%이다. 이 함량이 0.4 중량% 미만이면 솔라유리층의 자외선 차단효과가 떨어지고, 2.0 중량%를 초과하게 되면 솔라유리층의 가시광선 투과율이 낮아지게 된다.

본 발명에서 상기 근적외선 흡수 물질로는 FeO를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 솔라유리층에 포함되는 근적외선 흡수 물질의 함량은, 솔라유리층을 구성하는 유리 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 0.25 중량%, 더 바람직하게는 0.15 내지 0.24 중량%이다. 이 함량이 0.1 중량% 미만이면 솔라유리층의 근적외선 흡수효과가 떨어지고, 0.25 중량%를 초과하게 되면 솔라유리층의 가시광선 투과율이 낮아진다.

본 발명에 따른 복층 유리를 구성하는 솔라유리층에서 상기한 성분들 이외의 유리의 주요 구성성분은 다양한 변형이 가능하나 바람직한 일 예의 조성은 다음의 표 1과 같다.

[표 1]

상기 표 1에서 SiO₂는 유리의 기본 구조를 형성하는 망목구조 형성재의 역할을 하는 것으로, 그 함량이 60 중량% 미만인 경우에는 유리의 내구성에 문제가 생기며, 80 중량%를 초과하는 경우에는 고온 점도 증가와 용융성이 저하되는 단점이 있다.

Al₂O₃는 유리의 고온점도를 증가시키고, 소량 첨가하는 경우 유리의 내구성을 향상시키는 성분으로, 그 함량이 0.15 중량% 미만인 경우에는 내화학성, 내수성에 취약해 질 수 있으며, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 고온 점도 증가와 함께 용융 부하가 증가하는 문제가 있다.

Na₂O 및 K₂O는 유리 원료의 용융을 촉진하는 융제(flux) 성분으로 두 성분의 총합이 6 중량% 미만인 경우에는 미용융물 발생 증가로 인한 용융품질 저하가 발생 할 수 있으며, 23 중량%를 초과하는 경우에는 내화학성 저하가 발생하는 문제점이 생긴다.

CaO 및 MgO는 원료의 용융을 도우면서 유리 구조의 내후성을 보강해주는 성분이다. CaO 함량이 3 중량% 미만인 경우에는 내구성 저하가 발생할 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 결정화 경향이 증가함으로 인해 제품 품질에 악영향을 줄 수 있다. 또한 MgO는 함량이 0.3 중량% 미만인 경우 상술한 효과가 감소하게 되며, 10 중량%를 초과하는 경우 결정화 경향 증가로 결정 결함 증가가 유발된다.

본 발명의 복층 유리를 구성하는 솔라유리층은 바람직하게는 6㎜ 두께를 기준으로 20% 이하의 자외선 투과율, 60% 이상의 가시광선 투과율 및 0.8 이하의 차폐계수를 갖는다.

본 발명의 복층 유리에 있어서, 상기 투명유리층은 바람직하게는 6㎜ 두께를 기준으로 83% 이상의 가시광선 투과율을 갖는 건축용 원판 유리로 이루어진다. 이 투명유리층을 구성하는 원판 유리는 주요 구성성분으로서 상기 표 1에 기재된 바와 같은 성분 조성들을 기본적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 복층 유리에 있어서, 상기 중공층은 유리의 단열성을 향상시키기 위한 것으로서, 솔라유리층과 투명유리층 사이에 위치한다. 중공층의 두께 및 열전도도는 유리의 단열성능에 많은 영향을 미치는 요소인 바, 중공층의 두께가 두꺼울 수록, 그리고 열전도도가 낮을수록 단열성능이 좋아진다. 일반적인 복층 유리에 있어서 중공층의 두께는 6㎜ 또는 12㎜이나, 더 높은 단열성능을 발휘하기 위해서는 중공층의 두께를 12㎜ 이상으로 할 수도 있다. 본 발명에 있어서, 상기 중공층의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 6㎜ 내지 18㎜인 것이 복층 유리의 단열성 및 제조 시공 측면에서 바람직하며, 11㎜ 내지 15㎜인 것이 더욱 바람직하다. 또한 중공층에 채워지는 기체로는 일반적으로 건조공기가 사용되고 있으나, 더 높은 단열성능을 위해서는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체가 사용될 수도 있다.

본 발명의 복층 유리에 있어서, 중적외선 및 원적외선을 차단하여 단열성능을 높이기 위해서는 상기 솔라유리층 및 투명유리층 중 적어도 한 층이 로이코팅막으로 코팅되는 것이 바람직하며, 솔라유리층이 로이코팅막으로 코팅되는 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는 투명유리층은 일상적으로 유통되는 기본 유리 자재이나 본 발명과 같은 고성능의 복층유리는 보통 주문생산방식으로 제조되는데 솔라유리층과 로이코팅된 투명유리 2종류를 유통시키는 것보다는 로이코팅된 솔라유리층 1 종류만을 유통시키는 것이 유통상의 장점과 제조비용 감소의 효과를 갖기 때문이다.

상기 로이코팅막에는 투명 전도막을 이용하는 방식과 높은 전기 전도도를 갖는 금속을 이용하는 방식이 있다. 투명 전도막의 경우 ITO(In₂O₃:SnO₂), SnO₂:F, ZnO:Al와 같은 투명의 전도성을 갖는 물질이 사용될 수 있는데, 디스플레이 산업과는 달리 건축용처럼 높은 품질을 요구하지 않는 분야의 경우 주로 SnO₂:F 물질이 사 용되며, 이 코팅막은 플로트(float) 판유리 제조과정 중에 뜨거운 유리 리본 위에 전구체를 도포하여 열분해하여 형성되는 코팅막으로 그 두께는 약 300㎚로 유리에 코팅된다. 또한, 금속을 이용하는 경우 전기전도도가 가장 높은 은(Ag)을 주로 이용하며, 은의 낮은 내구성 보완 및 제품의 더 높은 투과율을 위해 SnO₂, ZnAlO_x, TiO₂, Si₃N₄, NbO_x 등과 같이 굴절률이 2 이상이며, 흡수율이 거의 0인 유전체를 은(Ag)막의 위, 아래에 코팅하여 제조된다. 이러한 로이유리는 진공 플라즈마 스퍼터링 방식으로 제조되며, 통상 은(Ag)막의 두께는 10㎚ 이상으로 코팅된다. 이러한 로이코팅막은 유리의 단열성 향상을 위하여 당 분야에서 통상적으로 사용되고 있으며, 전도성 물질의 전도도가 높을수록 중적외선 및 원적외선을 많이 반사시켜 방사율이 낮아진다. 통상적으로 방사율이 0.3 이하인 코팅막이 로이코팅막의 범주에 포함되며, 보통 현재 판매되고 있는 제품으로는 은(Ag)을 주 기능막으로 하여 스퍼터링 방식으로 제조되는 방사율 0.1 이하의 제품 및 SnO₂:F를 주 기능막으로 하여 열분해 화학기상증착법으로 제조되는 방사율 0.13 내지 0.27의 제품이 있고, 유리의 단열성 측면에서는 스퍼터링 방식으로 제조된 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 상기 로이코팅막의 방사율은 0.2 이하인 것이 바람직하고, 0.1 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한 유리의 높은 가시광선 투과율을 유지하기 위해서는 로이코팅막 자체의 가시광선 투과율이 83% 이상인 것이 바람직하다. 로이코팅막만의 투과율은 코팅이 실시되기 전의 원판 유리 투과율을 기준으로 하여, 코팅이 실시된 이후의 코팅 유리 투과율을 측정함으로써 구할 수 있다.

또한, 로이코팅막은 상기한 바와 같은 중적외선 및 원적외선의 반사기능 이외에도, 전도성 물질을 적절하게 조절함으로써 가시광선 영역에서는 반사율이 매우 낮으나 가시광선 영역과 근적외선 영역이 만나는 지점에서부터 반사율이 상승하여 가시광선 영역보다 긴 파장대의 빛은 모두 반사시키는 방식으로 근적외선을 차단할 수 있다. 구체적으로는, SnO₂, ZnAlO_x, TiO₂, Si₃N₄, NbO_x 등과 같이 가시광선영역에서 굴절률이 크고 흡수계수가 거의 0인 유전체막 형성물질과 금속 전도성 물질인 은(Ag)을 포함하는 코팅용 조성물로 은(Ag)의 두께를 20㎚ 이상으로 코팅하는 것으로 가능하나, 단순히 은(Ag) 한 층의 두께를 20㎚로 하게 되면, 광학적으로 반사율을 낮출 수가 없어 유리 / 유전체 / Ag / 유전체 / Ag / 유전체 형태로 은(Ag)을 2층으로 분리 코팅함으로써 800㎚ 이상인 파장대에서의 반사율을 매우 높게 설계할 수 있으며, 반사율도 10% 이하로 낮춰 투과율을 높일 수 있다.

본 발명에서 상기 솔라유리층은 로이코팅되었을 경우 솔라유리층 6㎜ 두께를 기준으로 바람직하게는 15% 이하의 자외선 투과율, 55% 이상의 가시광선 투과율 및 0.7 이하의 차폐계수를 갖는다.

본원에 있어서, 자외선 투과율은 ISO9050 규격에 기술된 방식으로 구할 수가 있다. 한편, 태양열 근적외선 차단성능, 즉 태양광에 의한 열 유입의 차단 정도는 차폐계수로 표현할 수 있는데, 차폐계수는 3㎜ 두께 투명 유리의 태양열 취득률을 기준으로 하고 0과 1 사이의 값을 갖게 된다. 유리의 차폐계수가 낮을수록 실내로 방사되어 전달되는 열의 양은 줄어들고, 그 결과 실내 온도의 상승이 억제된다.

또한 본원에 있어서, 유리의 중적외선 및 원적외선 차단과 관련된 단열성은 보통 열관류율로 표시하고 있다. 열관류율의 측정 방법은 ISO 10292에 명시되어 있다. 일반적으로 사용되는 복층 유리의 열관류율에 영향을 미치는 요소는 유리의 두께와 열전도도, 로이코팅막(존재하는 경우)의 방사율 및 중공층을 구성하는 기체층의 두께와 열전도도 등이다. 이 중에서 유리의 열전도도는 제조공법상 쉽게 조정될 수 없는 요소이며, 그 두께가 열관류율에 미치는 영향은 매우 적다. 따라서 유리의 단열성능을 높이기 위해서는 주로 로이코팅막의 방사율 및 중공층을 구성하는 기체층의 두께와 열전도도를 조절한다.

본 발명의 복층 유리는, 상기 솔라유리층 및 투명유리층 각각의 두께를 5 내지 8㎜로 하고, 상기 중공층의 두께를 11㎜ 이상으로 하였을 때 바람직하게는 15% 이하의 자외선 투과율, 50% 이상의 가시광선 투과율 및 0.6 이하의 차폐계수를 가진다. 본 발명의 복층 유리는, 상기 솔라유리층 및 투명유리층 각각의 두께를 5 내지 8㎜로 하고, 상기 중공층의 두께를 11㎜ 이상으로 하며, 솔라유리층 및 투명유리층 중 어느 하나가 로리코팅이 되었을 경우 바람직하게는 10% 이하의 자외선 투과율, 45% 이상의 가시광선 투과율 및 0.5 이하의 차폐계수를 가진다.

본 발명의 복층 유리는 그 제조방법에 특별한 제한이 없는 바, 중공층을 포함하는 복층 유리를 제조하는 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다. 예컨대, 상기한 바와 같은 솔라유리 및 투명유리를 각각 제조한 후, 필요에 따라 이들 중 적어도 하나에 은(Ag) 및 SnO₂:F를 포함하는 코팅용 조성물로 로이코팅을 실시한 유리를 사용하여 상기 두 층 사이에 중공층을 형성시킴으로써 본 발명의 복층 유리를 제조할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따른 복층 유리의 개략적인 층 구성을 도 1에 나타내었다.

본 발명에 따르면, 태양 광선의 자외선 및 근적외선 차단성이 우수하면서도 가시광선 투과율은 높고, 단열성 또한 우수한 건축물 외장용 복층 유리를 비교적 저가로 간단하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 복층 유리 제조시 솔라유리층과 투명유리층 중 솔라유리층을 로이코팅막으로 코팅할 경우 제조 비용이 저렴하고 유통성에 있어 장점이 있는 복층유리를 제조할 수 있다.

이하에서 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 5

먼저 하기 표 2에 나타난 바와 같은 조성의 솔라유리 및 하기 표 3에 나타난 바와 같은 조성의 투명유리를 일반적으로 사용되는 플로트공법으로 제조하였다. 제조된 솔라유리는 6㎜ 두께를 기준으로 9%의 자외선 투과율, 69%의 가시광선 투과율 및 0.6의 차폐계수를 나타내었으며, 같은 방법으로 제조된 투명유리는 6㎜ 두께를 기준으로 47%의 자외선 투과율, 87%의 가시광선 투과율 및 0.9의 차폐계수를 나타내었다.

[표 2] 솔라유리 조성

[표 3] 투명유리 조성

다음으로, 상기 제조된 솔라유리 및 투명유리의 사이에 12㎜ 두께의 건조공기 중공층을 형성시킴으로써 건축물 외장용 복층 유리를 실시예 별로 각각 제조하였다. 이 때, 실시예 2 내지 5의 투명유리 및 솔라유리에는 은(Ag)을 10㎚ 두께로 형성된 스퍼터링 방식의 코팅용 조성물을 사용하여 전체 10㎚ 두께 이상의 로이코팅을 실시하였으며, 형성된 로이코팅막은 47%의 자외선 투과율, 94%의 가시광선 투과율 및 0.09의 방사율을 나타내었다.

제조된 복층 유리의 구성을 [건축물 외부면에 접하는 유리(두께㎜) + 중공층(두께㎜) + 건축물 내부면에 접하는 유리(두께㎜)] 형식으로 하기 표 4에 표기하였고, 그 광학적 특성을 표 4에 함께 나타내었다. 그리고 로이코팅유리가 사용될 경우 코팅면은 복층유리 내부로 향하게 제조하였다. 싱글로이는 코팅막중에서 은(Ag)막이 1개인 로이유리를, 더블로이는 코팅막중에 은(Ag) 층이 2개인 로이유리 를 의미한다.

[표 4] 복층 유리 구성 및 광학적 특성: 실시예

비교예 1 내지 6

먼저 하기 표 5에 나타난 바와 같은 조성의 녹색유리 및 하기 표 6에 나타난 것과 같은 조성의 청색유리를 제조하였다. 또한 상기 실시예에서 제조된 투명유리에 질화티탄(TiN_x) 코팅막을 30㎚ 두께로 성막하여 반사유리를 제조하였다. 제조된 녹색유리는 6㎜ 두께를 기준으로 20.8%의 자외선 투과율, 74.9%의 가시광선 투과율 및 0.72의 차폐계수를 나타내었고, 제조된 청색유리는 6㎜ 두께를 기준으로 21.9%의 자외선 투과율, 58%의 가시광선 투과율 및 0.67의 차폐계수를 나타내었으며, 제조된 반사유리는 6㎜ 두께를 기준으로 8.9%의 자외선 투과율, 32.2%의 가시광선 투 과율 및 0.47의 차폐계수를 나타내었다.

[표 5] 녹색유리 조성

[표 6] 청색유리 조성

다음으로, 상기 실시예에서 제조된 투명유리 및 상기 비교예로서 제조된 녹색유리, 청색유리 및 반사유리를 사용하여 실시예에서와 동일한 방법에 따라 복층 유리를 비교예 별로 제조하였다. 이때, 비교예 4 및 5의 내측면 투명유리에는 실시 예에서와 같은 로이코팅을 실시하였다.

제조된 복층 유리의 구성을 [건축물 외부면에 접하는 유리(두께㎜) + 중공층(두께㎜) + 건축물 내부면에 접하는 유리(두께㎜)] 형식으로 하기 표 7에 표기하였고, 그 광학적 특성을 표 7에 함께 나타내었다.

[표 7] 복층 유리 구성 및 광학적 특성: 비교예

[유리 샘플의 제조, 그 조성 분석 및 광학적 특성의 측정]

본 실시예 및 비교예에 있어서 유리의 제조는 통상적으로 사용되는 플로트공법으로 제조되었으며, 유리 원료로는 규사, 장석, 석회석, 백운석, 소다회, 망초, 산화철, 산화코발트, 셀레늄, 산화구리 및 산화티타늄 등을 사용하였다.

유리 조성의 화학적 조성 분석은 Rigaku사의 3370 X-ray 형광분석기(XRF)를 이용하여 진행하였다.

광학적 특성은 다음의 설비를 이용하여 측정하였다.

자외선투과율: VARIAN사의 Cary-500 분광광도계(spectrophotometer)를 이용하여 KSL 2514와 ISO 9050 규격에 따라 측정.

가시광선 투과율: VARIAN사의 Cary-500 분광광도계를 이용하여 CIE 1931 Yxy/2도 시야(광원 A)에 의해 측정.

차폐계수: VARIAN사의 Cary-500 분광광도계 및 Nicolet 5700을 사용하여 미국 LBNL연구소에서 ISO 9050에 기반하여 개발한 Window 5.2 프로그램으로 계산하여 산출. 방사율: Nicolet 5700 장비를 사용하여 KS L 2514:2004 규격에 따라 측정.

열관류율: VARIAN사의 Cary-500 분광광도계 및 Nicolet 5700를 사용하여 미국 LBNL연구소에서 ISO 10292에 기반하여 개발한 Window 5.2 프로그램으로 계산하여 산출.

상기 표 4 및 표 7에 나타난 광학적 특성들을 살펴보면, 본 발명의 실시예에서 제조된 복층 유리는 종래의 다양한 복층 유리들에 비하여 현저히 향상된 광학적 특성 즉, 자외선, 근적외선 투과율은 낮으면서 가시광선 투과율은 높고 단열성능이 우수한 특성을 보임을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 복층 유리의 층 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 ..... 솔라유리

20 ..... 중공층

30 ..... 투명유리

40 ..... 간봉

Claims (10)

1. 외측에 위치하는 솔라유리층, 내측에 위치하는 투명유리층 및 솔라유리층과 투명유리층 사이에 위치한 중공층을 포함하는 복층 구조로 이루어진 복층 유리.
2. 제1항에 있어서, 상기 솔라유리층 및 투명유리층 중 적어도 한 층이 로이코팅막으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
3. 제1항에 있어서, 상기 복층 유리는 솔라 유리층 및 투명 유리층 각 각의 유리 두께를 5 내지 8㎜로 하고, 중공층의 두께를 11㎜ 이상으로 하였을 때 15% 이하의 자외선 투과율, 50% 이상의 가시광선 투과율 및 0.6 이하의 차폐계수를 갖는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
4. 제1항에 있어서, 상기 솔라유리층은 6㎜ 두께를 기준으로 20% 이하의 자외선 투과율, 60% 이상의 가시광선 투과율 및 0.8 이하의 차폐계수를 갖는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
5. 제2항에 있어서, 상기 로이코팅된 솔라유리층은 6㎜ 두께를 기준으로 15% 이하의 자외선 투과율, 55% 이상의 가시광선 투과율 및 0.7 이하의 차폐계수를 갖는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
6. 제1항에 있어서, 상기 솔라유리층은 TiO₂, CeO₂ 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 자외선 흡수 물질을 유리 성분 100 중량% 내에 0.4 내지 2.0 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
7. 제1항에 있어서, 상기 솔라유리층은 FeO를 유리 성분 100 중량% 내에 0.1 내지 0.25 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
8. 제2항에 있어서, 상기 로이코팅막은 방사율이 0.2 이하인 것을 특징으로 하는 복층 유리.
9. 제2항에 있어서, 상기 로이코팅막은 은(Ag)막을 포함하는 것을 특징으로 하는 복층 유리.
10. 제1항에 있어서, 상기 중공층은 불활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 복층 유리.

Images