KR20180085439A - 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 관한 것으로서, 건축물의 개구된 벽면에 형성되는 창틀과, 상기 창틀에 결합되며 창틀을 따라 이동되어 개폐할 수 있도록 형성되는 창문과, 상기 창문에 결합되며 외풍을 막고 햇볕이 실내로 유입될 수 있도록 투명하게 형성되는 유리와, 상기 유리에 형성되며 온도에 따라 색상이 변하여 실내로 유입되는 빛을 차단하여 냉방부하를 감소시키는 광변색 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호{A window having a photochromic material to be capable of reducing an indoor cooling load}

본 발명은 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도에 따라 색상이 변하는 광변색 물질을 유리에 도포하여 빛을 차단하여 외부로부터 유입되는 열을 차단하는 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 관한 것이다.

최근 신축하는 아파트, 주상복합, 사무용 빌딩 등 크고, 작은 건축물은 그 외관을 미려하게 함과 동시에 확 트인 전망을 확보하기 위해 건물 외벽 전체나 일부를 유리로 마감 처리하는 추세에 있다.

이처럼 유리는 건축물에 있어서 건물의 외형을 아름답고 다양하게 해 줄 수 있는 재료이나, 건축물에 있어서 유리는 몇 가지 치명적인 약점을 가지고 있다.

즉, 상기 유리는 단열성이 떨어짐으로 인하여 콘크리트 벽에 비해 에너지의 소모를 증가시키게 되고, 이로 인해 건축물에서 유리의 비중이 높을수록 태양을 가릴 블라인드, 버티컬, 커튼과 같은 차양장치를 겸비해야하기 때문에 부대비용이 증가한다는 단점을 가진다.

특히, 유리는 태양으로부터 뜨거운 직사광선을 그대로 받아들일 뿐만 아니라 실내의 열을 그대로 밖으로 유출시킴으로써 건물 내에서 에너지 손실의 주요 원인 중 하나로 작용하게 된다.

즉, 겨울철에는 유리로 인한 실내의 열이 밖으로 그대로 유출되기 때문에 난방비가 올라가고, 여름철에는 외부의 열이 유리를 통과하여 그대로 실내로 유입되기 때문에 냉방비가 상승하는 하나의 원인으로 작용하는 것이다.

다시 말해, 통상 유리를 이용한 창호(Window)는 건물 내외부를 관통하는 중요한 매개체이나 이 창호는 벽체에 비해 열전도율이 10배 이상으로 취약하여 창호를 통해 발생하는 열 손실이 높다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한국특허 공개번호 제10-2013-0064419호는 유리창용 점착식 단열시트에 관한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 투명수지로 성형되며 내부에는 에어포켓(12)들이 상호 구획되도록 형성된 수지시트(10)와, 수지시트(10)의 저면에 도포된 점착제층과, 점착제층의 저면에 부착된 이형지(30)를 포함하여 이루어져서, 점착제층을 이용해 유리창에 부착하도록 된 것을 특징으로 하여 에어포켓에 의한 단열성을 가져 에너지 손실을 감소시키는 유리창용 점착식 단열시트에 관한 것이다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 경우 단열시트의 에어포켓에 의해 단열성은 향상되는 장점이 있으나 투시성이 떨어지고 미관이 미려하지 못하다는 문제점이 있었다.

한국특허 공개번호 제10-2013-0064419호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 필요에 따라 실내로 유입되는 빛을 차단시켜 냉방에 필요한 에너지를 감소시키는 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 온도에 따라 다양한 형태의 그림이 유리에 나타나도록 함으로써 외관이 미려해지는 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 기존 창호에 쉽게 적용이 가능하며 유지보수가 용이한 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호는 건축물의 개구된 벽면에 형성되는 창틀과, 상기 창틀에 결합되며 창틀을 따라 이동되어 개폐할 수 있도록 형성되는 창문과, 상기 창문에 결합되며 외풍을 막고 햇볕이 실내로 유입될 수 있도록 투명하게 형성되는 유리와, 상기 유리에 형성되며 온도에 따라 색상이 변하여 실내로 유입되는 빛을 차단하여 냉방부하를 감소시키는 광변색 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 상기 광변색 코팅층은 필름형태로 상기 유리에 부착되도록 형성되거나 액체상태로 상기 유리에 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 상기 광변색 코팅층은 설정된 온도 이상이 되면 색상이 변하고, 설정된 온도 이하가 되면 색상이 사라져 투명해지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 상기 광변색 코팅층은 설정된 온도에 도달하면 색상이 변하면서 동물 및 식물 형상의 그림이나 패턴이 나타나는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 상기 광변색 코팅층은 상기 유리 면적의 2/3 만큼 형성되며, 상기 유리의 상부와 하부에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 의하면 필요에 따라 실내로 유입되는 빛을 차단시켜 냉방에 필요한 에너지가 감소되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 의하면 온도에 따라 다양한 형태의 그림이 유리에 나타나도록 함으로써 외관이 미려해지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 의하면 기존 창호에 쉽게 적용이 가능하며 유지보수가 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유리창용 점착식 단열시트를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 코팅층 위치를 달리한 시험체 모습을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 테스트하기 위해 시험체 내부에 온도센서와 조도센서를 형성시킨 모습을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 코팅층 위치에 따라 시험체 내부의 온도가 변하는 모습을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 코팅층 위치에 따라 시험체 내부에서 측정된 온도 및 조도의 변화 값을 나타낸 그래프.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온도에 따라 색상이 변하는 광변색 물질을 유리에 도포하여 빛을 차단하여 외부로부터 유입되는 열을 차단하는 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호는 건축물의 개구된 벽면에 형성되는 창틀(도시되지 않음)과, 창틀(도시되지 않음)에 결합되며 창틀(도시되지 않음)을 따라 이동되어 개폐할 수 있도록 형성되는 창문(100)과, 창문(100)에 결합되며 외풍을 막고 햇볕이 실내로 유입될 수 있도록 투명하게 형성되는 유리(200)와, 유리(200)에 형성되며 온도에 따라 색상이 변하여 실내로 유입되는 빛을 차단하여 냉방부하를 감소시키는 광변색 코팅층(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

창틀(도시되지 않음)은 건축물의 벽에 실리콘으로 부착되도록 형성되며, 창틀(도시되지 않음) 내부에는 창문(100)이 결합되어 창틀(도시되지 않음)을 따라 슬라이딩 되도록 구성되게 된다.

이때 창문(100)에는 실외에서 조사되는 빛이 내부로 인입할 수 있도록 투명한 유리(200)가 형성되어 있으며, 유리(200)는 이중으로 구성되어 내부에 공기층이 형성되도록 구성하여 단열성을 높이도록 구성되는 것이 바람직하다.

광변색 코팅층(300)은 유리(200)에 형성되어 있으며 자외선에 의해 온도가 상승되면 색상이 변하며, 가역성을 가지고 있어 온도 변화로 변색된 후 열이 제거되면 원래 상태로 되돌아오는 감온변색성색소로 이루어져 있다.

감온변색성색소는 온도에 따라 색상이 변하는 시온안료로서 마이크로 캡슐 파우더 타입과 액상 슬러리 타입이 존재하며, 상온을 기준 고온일 경우 일정한 색을 띠고 있다가 설정온도가 되면 색이 없어지고 저온용의 경우, 무색투명하다가 일정온도에 도달하면 색이 나타나게 되는 특징이 있다.

기본적으로 마이크로캡슐을 이용한 경우 크기가 약 1-10㎛이며, 캡슐안에는 전자 공여체와 전자 수용체를 구성 물질로 되어 있어 온도 상승시 이 물질들이 결합하여 색상을 나타내고 온도 하강시 분리되어 투명해지게 된다.

즉, 유리(200)에 광변색 코팅층(300)을 형성시킴으로써 외부 온도에 따라 생상이 변하여 외부에서 실내로 유입되는 직사광선을 차단 또는 줄일 수 있게 되며, 이를 통해 여름철 실내 냉방 중 외부에서 유입되는 빛에 의해 내부로 전달되는 복사열을 감소시켜 냉방부하를 감소시킬 수 있게 된다.

또한 겨울철의 경우 외부 온도가 낮기 때문에 광변색 코팅층(300)은 색상이 투명한 상태로 유지되어 외부에서 유입되는 빛을 온전히 내부로 유입시킬 수 있게 되므로 사계절 내내 별도의 조작 없이 온도에 따라 자동으로 실내로 유입되는 빛을 차단시킬 수 있게 된다.

또한 광변색 코팅층(300)은 필름형태로 유리(200)에 부착되도록 형성되거나 액체상태로 유리(200)에 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한 광변색 코팅층(300)은 설정된 온도에 도달하면 색상이 변하면서 동물 및 식물 형상의 그림이나 패턴이 나타나는 것을 특징으로 한다.

종래에 사용되던 유리(200)를 활용할 수 있도록 액체상태의 시온원료을 유리(200)창에 도포하거나 필름형태로 제조된 시온원료를 유리(200)에 부착하여 손쉽게 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.

특히 필름 형태의 경우 시온원료를 이용하여 다양한 패턴을 형성시키거나 온도에 따라 다른 색으로 형성시킨 그림을 적용할 수도 있으며, 이를 통해 설정된 온도에 도달하여 색상이 변하게 되면 지정된 그림이 나타나 미관을 미려하게 함과 동시에 직사광선을 차단시킬 수 있게 된다.

이때 온도에 따라 색상이 달라지는 점을 고려하여 필름을 다층으로 구성하고 각각의 필름은 서로 다른 온도에서 색상이 변하도록 구성함으로써 계절에 따라 서로 다른 그림이 나타나도록 형성할 수도 있다.

즉, 각각의 필름에 형성된 그림이 서로 겹쳐지지 않도록 형성된 후 온도가 높은 여름철에는 고온으로 인해 모든 필름에 새겨진 그림이 나타나도록 형성하고, 겨울철에는 낮은 온도에서 반응하도록 형성된 필름의 그림만 나타나도록 구성할 수도 있다.

또한 필름에 패턴을 형성시킨 경우 스테인 글라스와 같은 효과를 낼 수 있으며 필름을 통해 투과되는 빛의 색상 서로 달라지므로 실내 분위기를 다르게 만들 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 코팅층 위치를 달리한 시험체(30) 모습을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호를 테스트하기 위해 시험체(30) 내부에 온도센서(20)와 조도센서(10)를 형성시킨 모습을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 코팅층 위치에 따라 시험체(30) 내부의 온도가 변하는 모습을 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호의 코팅층 위치에 따라 시험체(30) 내부에서 측정된 온도 및 조도의 변화 값을 나타낸 그래프이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실내 난방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호는 광변색 코팅층(300)은 유리(200) 면적의 2/3 만큼 형성되며, 유리(200)의 상부와 하부에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

광변색 코팅층(300)을 유리(200)전체에 형성시키는 경우 여름철에 실내로 유입되는 빛이 적어져 냉방부하가 감소되나 조명기구를 작동시켜야 하므로 조명기구에 의한 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.

이를 위해 시험체(30)의 내부에 온도센서(20)와 조도센서(10)를 배치한 후 전면에 형성된 유리(200)창에 광변색 코팅층(300)의 면적을 달리하여 시험체(30) 내부의 온도와 조도가 어떻게 달라지는지 측정하였다.

이때 A는 광변색 코팅층(300)이 형성되지 않은 일반 유리(200)를 사용하였으며, B는 유리(200) 면적의 1/3만큼 유리(200) 상부에 광변색 코팅층(300)을 형성시켰으며, C는 유리(200) 면적의 1/2만큼 유리(200) 상부에 광변색 코팅층(300)으로 형성시켰으며, D는 유리(200) 면적의 2/3만큼 유리(200)의 상부와 하부에 광변색 코팅층(300)을 형성시켰다.

각각의 시험체(30)는 시간에 따라 내부로 유입되는 직사광선에 의해 온도가 증가하였으며, 광변색 코팅층(300)이 형성되지 않은 A 시험체(30)가 온도 상승이 가장 높았으며, 그 다음으로 B, C 시험체(30)가 뒤를 이었으며, D 시험체(30)의 경우 가장 낮은 온도 상승을 보였다.

또한 조도의 경우 유리(200)의 1/2면적만큼 유리(200) 상부에 광변색 코팅층(300)을 형성시킨 C 시험체(30)가 차단율이 가장 높았으며, 그 다음으로 D 시험체(30)가 뒤를 이었다.

즉, 시험체(30) 내부의 온도 상승을 낮추면서 내부 밝기를 적절히 유지시킬 수 있도록 유리(200)의 상부와 하부에 각각 유리(200) 면적의 1/3만큼 광변색 코팅층(300)을 형성시키는 것이 바람직하다.

이를 통해 직사광선을 통해 실내로 유입되는 열량을 감소시킬 수 있으며 내부 조도를 일정하게 유지시켜 전구를 사용하지 않아도 되므로 냉방부하 및 전력소모를 감소시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 의하면 필요에 따라 실내로 유입되는 빛을 차단시켜 냉방에 필요한 에너지가 감소되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 의하면 온도에 따라 다양한 형태의 그림이 유리에 나타나도록 함으로써 외관이 미려해지는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호에 의하면 기존 창호에 쉽게 적용이 가능하며 유지보수가 용이한 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

10 : 조도센서
20 : 온도센서
30 : 시험체
100 : 창문
200 : 유리
300 : 광변색 코팅층

Claims (5)

1. 건축물의 개구된 벽면에 형성되는 창틀과;
   상기 창틀에 결합되며 창틀을 따라 이동되어 개폐할 수 있도록 형성되는 창문과;
   상기 창문에 결합되며 외풍을 막고 햇볕이 실내로 유입될 수 있도록 투명하게 형성되는 유리와;
   상기 유리에 형성되며 온도에 따라 색상이 변하여 실내로 유입되는 빛을 차단하여 냉방부하를 감소시키는 광변색 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는
   실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광변색 코팅층은 필름형태로 상기 유리에 부착되도록 형성되거나 액체상태로 상기 유리에 도포되는 것을 특징으로 하는
   실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 광변색 코팅층은 설정된 온도 이상이 되면 색상이 변하고, 설정된 온도 이하가 되면 색상이 사라져 투명해지는 것을 특징으로 하는
   실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 광변색 코팅층은 설정된 온도에 도달하면 색상이 변하면서 동물 및 식물 형상의 그림이나 패턴이 나타나는 것을 특징으로 하는
   실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 광변색 코팅층은 상기 유리 면적의 2/3 만큼 형성되며, 상기 유리의 상부와 하부에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는
   실내 냉방부하를 감소시킬 수 있는 광변색 물질이 형성된 창호.
   

Images