WO2024112007A1 - 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우 - Google Patents

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WO2024112007A1
WO2024112007A1 PCT/KR2023/018505 KR2023018505W WO2024112007A1 WO 2024112007 A1 WO2024112007 A1 WO 2024112007A1 KR 2023018505 W KR2023018505 W KR 2023018505W WO 2024112007 A1 WO2024112007 A1 WO 2024112007A1
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nanopore
viewing
energy
smart
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PCT/KR2023/018505
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오재환
김찬호
지은선
한예린
황상호
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주식회사 인투시
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    • G02F2202/28—Adhesive materials or arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an energy-saving smart viewing window.
  • it uses a panel made of thermoplastic resin of polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC) and nano-sized dye to protect against ultraviolet rays (UV 98% or more) and heat (IR).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • IR heat
  • This is about an energy-saving smart see-through window that blocks light (more than 85%) and has variable transmittance (ON/OFF).
  • Smart windows refer to windows that freely adjust the transmittance of sunlight coming in from the outside to reduce energy loss, improve energy efficiency, and provide a comfortable environment for users. These smart windows are being developed in a passive way that blocks or transmits solar light of a certain wavelength by incorporating a specific material into the glass using a chemical vapor deposition or sputtering method, and an active window that can artificially control the transmittance of visible light waves using liquid crystals, etc. .
  • the passive smart window is a smart window in which no electrical or electronic system is inserted, and is a window that functions to block UV and absorb heat from sunlight, and the active smart window is an electronic window.
  • it is a technology that uses electrochromic technology, and can provide an energy saving function by blocking or transmitting sunlight with the simple operation of turning the switch on and off. It has an energy saving effect of about 10 to 25% when cooling in the summer and when parking during the day. By suppressing temperature rise inside the vehicle, a comfortable driving environment can be maintained.
  • Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) technology is typically known as such electrochromic smart window technology.
  • the PDLC is mainly made into a composite film using polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polyvinyl alcohol, polystyrene, polydimethylsiloxane (PDMS), and polysulfone as a matrix, but maintains a transparent state.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • polysulfone polysulfone
  • Patent Documents 1 to 3 An example of this technology is disclosed in Patent Documents 1 to 3 below.
  • the transmission unit 80 includes a transmission device 20 whose transmittance is adjusted by the voltage supplied, and a front panel 81 and an insulation panel formed of glass or a material capable of internal transparency and capable of selectively seeing through the inside of the cabinet. (82), and a gap 83 is provided between the front panel 81 and the insulation panel 82 so that they can be spaced a certain distance apart.
  • the transmission device 20 transmits liquid crystal particles.
  • PDLC liquid crystal or film so that it is regularly oriented to increase transmittance, and can have a structure in which micron-sized liquid crystal particles are evenly dispersed within a polymer matrix, and the transmittance can be adjusted by the difference in refractive index between the liquid crystal particles and the polymer.
  • a refrigerator that can be used is disclosed.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 2022-0125387 discloses a glass input step, a glass washing step, a drying step to remove residual moisture after the washing, an AR (anti-reflective) coating step, and the AR A nano-inorganic coating step on the coated side, a screen printing step using color raw materials on the opposite side of the coated glass, a firing step for curing the coated material and thermal strengthening of the glass, and two sheets of glass strengthened after the firing.
  • PEDOT:PSS poly 3,4-ethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate
  • a smart window based on polymer liquid crystal (PDLC) integrated with anti-reflective colored glass manufactured through a curing step using UV adhesive technology is disclosed.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 10-1975757 discloses a storage box body in which items are stored, a sensor that detects a specific state inside the storage box, and a door installed in the storage box body and having a transparent window.
  • a storage box body including a light emitting module that increases the amount of light emitted according to a signal from a sensor that detects a specific condition inside the storage box and increases the amount of light reflected from the inside of the storage box and heading toward the transmission window, and an optical film provided on the transmission window.
  • a state-sensing transparent storage box that informs of a specific internal state of a device is disclosed.
  • the senor includes a temperature sensor that detects the temperature inside the storage box body, an optical sensor that detects illuminance, a substance detection sensor that detects chemical substances, and a motion detection sensor, so it can be stored in the storage box. Since changes inside the container cannot be detected, and the optical film is mounted on the outer surface of the external transparent window, there is a problem that the amount of external light cannot be reduced if the optical film is damaged during use.
  • the purpose of the present invention is to solve the problems described above.
  • the cooling load is reduced by reflecting outdoor heat
  • the heating load is reduced because the indoor heat cannot escape to the outside, thereby saving energy.
  • the goal is to provide an energy-saving smart viewing window that can realize .
  • Another object of the present invention is to provide an energy-saving smart viewing window that can reduce power consumption by operating the light-emitting member according to the movement information of the mover by the sensing member.
  • Another object of the present invention is to provide an energy-saving smart viewing window that can prevent electric shock by providing a light-emitting member inside the nanopore viewing panel.
  • the energy-saving smart viewing window is an energy-saving smart viewing window that blocks ultraviolet rays and heat and has a variable transmittance, and is a nano-pore viewing panel mounted on the frame of the window.
  • a sensing member that detects a person moving indoors or outdoors of the window, a light emitting member made of a plurality of micro LED light sources, and emitting light toward the nanopore viewing panel according to the detection result of the sensing member, and the nanopore viewing panel is It is a panel or film made of a thermoplastic resin of polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC) and a nano-sized dye to provide nanopores, and the nanopore viewing panel is a first nanopore viewing panel mounted on the outdoor side of the window. and a second nanopore transparency plate mounted on the indoor side of the window, wherein the sensing member includes a first sensing member mounted on the outdoor side of the window and a second sensing member mounted on the indoor side of the window. It is a thermoplastic resin of polymethyl methacrylate (
  • the energy-saving smart viewing window according to the present invention further includes a transparent electrode plate mounted inside the nanopore viewing plate, and the light emitting member is mounted on the transparent electrode plate.
  • the first nanopore viewing plate and the second nanopore viewing plate are installed at intervals to provide a space layer.
  • the transparent electrode plate includes a first transparent electrode plate mounted on the inside of the first nanopore viewing plate and a second transparent electrode plate mounted on the inside of the second nanopore viewing plate. It is characterized by including a transparent electrode plate.
  • the transparent electrode plate is provided only on the first nanopore viewing plate of the nanopore viewing plate.
  • the light emitting member is mounted on the first nanopore viewing plate, and the light emitting member includes a first light emitting part that emits light toward the first nanopore viewing plate and the second light emitting member. 2. It is characterized by comprising a second light emitting unit that emits light toward the nanopore viewing panel.
  • the transparent electrode plate is characterized by being made of ITO (Indium-tin oxide).
  • a first nanopore viewing panel mounted on the outdoor side of the window and a second nanopore viewing panel mounted on the indoor side of the window are provided. This has the effect of reducing the cooling load and reducing the heating load, thereby realizing energy savings.
  • the effect of preventing electric leakage or electric shock due to moisture or moisture is obtained by providing a light emitting member inside the nanopore viewing panel.
  • the energy-saving smart viewing window according to the present invention, power is supplied to the light emitting member when the movement information of the mover is detected, thereby achieving the effect of reducing power consumption.
  • 1 is a configuration diagram of a conventional transmission device whose transmittance is controlled by the supplied voltage
  • Figure 2 is a diagram for explaining the function of the variable transmittance panel applied to the present invention.
  • Figure 3 is a photograph showing the change state of light transmittance according to ON/OFF of the light emitting member in the variable transmittance panel;
  • FIG. 4 is a view showing the surface state of a variable transmittance panel or film applied to the present invention.
  • Figure 5 is a diagram illustrating a state in which the light emitting member is turned off in the energy-saving smart viewing window according to the present invention
  • Figure 6 is a diagram illustrating a state in which the light emitting member is turned on in the energy-saving smart viewing window according to the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an energy-saving smart viewing window according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a block diagram for explaining the control of the light emitting member in the energy-saving smart viewing window of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an energy-saving smart see-through window according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of an energy-saving smart see-through window according to a third embodiment of the present invention.
  • the term “unit,” “module,” or “unit” performs at least one function or operation and may be implemented as hardware or software consisting of a mechanical or electrical or electronic configuration, or as a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules” or a plurality of “units” may be integrated into at least one module and implemented with at least one processor, except for “modules” or “units” that need to be implemented with specific hardware.
  • frame used herein is made of approximately square-shaped metal, wood, or high-strength plastic to maintain the overall shape of the smart viewing window
  • front of the frame is the outdoor part of the smart viewing window
  • frame is the outdoor part of the smart viewing window.
  • Inside refers to the interior part of the smart viewing window.
  • the term "transmittance variable panel or film” used herein refers to a panel or film made of a thermoplastic resin of PMMA (polymethyl methacrylate) or PC (polycarbonate) and a nano-sized dye to provide nanopores, and the light transmittance from the outside is It has a function to reduce.
  • variable transmittance panel or film First, the function and configuration of the variable transmittance panel or film according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
  • Figure 2 is a diagram for explaining the function of the variable transmittance panel or film according to the present invention
  • Figure 3 is a photograph showing the change in light transmittance according to the ON/OFF of the light emitting member in the variable transmittance panel or film.
  • Figure 4 is a diagram showing the surface state of a variable transmittance panel or film applied to the present invention.
  • the variable transmittance panel or film applied to the present invention is a panel or film made of a thermoplastic resin of polymethyl methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC) and a nano-sized dye.
  • the panel or film includes a plurality of nano-sized particles of 20 to 50 nm. Pores are formed, and the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of this panel or film is 1.2 to 1.9 nm.
  • the panel or film is manufactured to a thickness of 3 to 5 mm by adding nano-sized dye in the manufacturing process of materials such as acrylic and PC, and nano-sized pores are formed by adding nano-sized dye. do.
  • OBBglass Optical bonding black glass applied to the present invention is a plastic-based black panel. It can be used as a PC-based material to improve the strength and heat distortion temperature characteristics of existing PMMA-based OBB glass.
  • the PC is a highly functional special material with characteristics such as impact resistance, heat resistance, safety, and self-extinguishing. It has a durability of about 150 times higher than that of tempered glass, contains no harmful ingredients, and can be used in a variety of applications such as optical materials, home appliances, construction materials, and bulletproof materials. Because it is widely used in the field for safety reasons, it is suitable as a material for smart viewing windows.
  • the OBBglass is a PC-based material that has a thermal conductivity that is more than 1/4 lower than that of single-pane glass, and the OCR bonded structure can secure additional insulation performance.
  • Figure 5 is a diagram for explaining the state in which the light emitting member is turned off in the energy-saving smart see-through window according to the present invention
  • Figure 6 is a diagram explaining the state in which the light-emitting member is turned on in the energy-saving smart see-through window according to the present invention
  • 7 is a cross-sectional view of an energy-saving smart see-through window according to the first embodiment of the present invention.
  • the energy-saving smart see-through window 100 includes a sensing member 200, and the sensing member 200 is provided at the lower portion of the outdoor portion of the smart see-through window 100,
  • the smart see-through window 100 has a transmittance of light incident from the outside, as shown in FIG. 5. It decreases and remains dark. Accordingly, the smart viewing window 100 blocks outdoor ultraviolet rays (UV 98% or more) and heat (IR 85% or more), thereby reducing the cooling load, and blocks indoor heat from escaping to the outside, thus reducing the heating load. It can be reduced.
  • the sensing member 200 detects a person moving outdoors, the light emitting member emits light and the light transmittance increases, so the smart see-through window 100 is maintained in a bright state so that the indoor can be checked. .
  • the sensing member 200 is a motion sensing sensor that reacts according to the movement of the mover, and may include a first sensing member mounted on the outdoor side of the window and a second sensing member mounted on the indoor side of the window. 5 and 6, the sensing member 200 is shown as a structure provided at the bottom of the outdoor portion of the frame of the smart see-through window 100, but is not limited thereto, and is located on the top or side of the outdoor portion of the smart see-through window 100. It may be provided in . Additionally, the sensing member 200 may be provided in the indoor portion of the smart viewing window 100 at the same position as the outdoor portion. Therefore, the smart see-through window 100 according to the present invention can block ultraviolet rays (UV) and heat (IR) and provide a see-through function at the same time.
  • UV ultraviolet rays
  • IR heat
  • the smart viewing window 100 includes the above-described sensing member 200, nanopore viewing plate 300, transparent electrode plate 400, and light emitting member ( 500).
  • the sensing member 200 is provided at the lower portion of the outdoor and indoor portions of the smart see-through window 100, and may be configured as a motion detection sensor. Additionally, the sensing member 200 may include a control unit 210 that controls ON/OFF of the light emitting member 500 according to a signal detected by the motion sensor, as shown in FIG. 8 .
  • Figure 8 is a block diagram for explaining the control of the light emitting member 500 in the energy-saving smart viewing window of the present invention.
  • the control unit 210 may be provided with a switching circuit that switches the power supply from the power source 220 to the light emitting member 500 according to the detection signal from the motion detection sensor, and the motion detection sensor and the switching circuit are provided as an integrated unit. It can be.
  • the power supply unit 220 may be provided with a battery, and commercial power may be converted to DC for use.
  • the nanopore viewing plate 300 provided in the energy-saving smart viewing window according to the first embodiment of the present invention is spaced apart from each other in the outdoor and indoor parts of the smart viewing window 100. They are each mounted on a frame and can be prepared as a variable transmittance panel made of thermoplastic resin of PMMA or PC and nano-sized dye. That is, the nanopore viewing panel 300 is located on the outdoor side of the smart viewing window 100. It may be composed of a first nanopore viewing plate mounted on the inside of the smart viewing window 100 at a certain distance from the first nanopore viewing plate and a second nanopore viewing plate mounted on the indoor side of the smart viewing window 100.
  • the nanopore transparent panel 300 is not limited to the panel structure as described above, but is prepared with a variable transmittance film made of a thermoplastic resin of PMMA or PC and a nano-sized dye, and is mounted on a transparent glass or acrylic plate, etc. It may be provided. Additionally, the nanopore transparent panel 300 may include a protection panel made of a transparent glass member or the like to protect the variable transmittance panel.
  • the transparent electrode plate 400 provided in the energy-saving smart viewing window according to the first embodiment of the present invention is a thin film electrode with high light transmittance, and is provided to supply power to the light emitting member 500, and includes a plurality of micro LEDs. It is electrically connected to the light source.
  • the transparent electrode plate 400 is mounted on the inside of the nanopore transparent plate 300 using a transparent adhesive or the like, and ITO (Indium-tin oxide) may be applied.
  • the transparent electrode plate 400 also includes a first transparent electrode plate mounted on the inside of the first nanopore transparent plate and a second transparent electrode plate mounted on the inside of the second nanopore transparent plate. may include.
  • the light emitting member 500 includes a plurality of micro LED light sources provided on the transparent electrode plate 400 to irradiate light toward the nanopore transparent panel 300, and each of the plurality of LED light sources is provided for diffusion of light.
  • a diffusion plate may also be provided.
  • the plurality of micro LED light sources are provided at predetermined intervals on the entire surface of the transparent electrode plate 400, but may be provided on the peripheral portion of the transparent electrode plate 400.
  • the plurality of micro LED light sources may include a plurality of first micro LED light sources provided on a first transparent electrode plate and a plurality of second micro LED light sources provided on a second transparent electrode plate. there is.
  • the plurality of first micro LED light sources are provided to emit light toward the outdoor side, but are not limited to this, and a portion (about 10 to 20% of the first micro LED light source) may be provided to emit light toward the indoor side.
  • the plurality of second micro LED light sources are also provided to emit light toward the indoor side, but are not limited to this, and a portion (about 10 to 20% of the second micro LED light source) may be provided to emit light toward the outdoor side.
  • the number of LED light sources, the output of the LED light sources, etc. increase or decrease depending on the size of the smart viewing window 100, the thickness of the nanopore viewing plate 300, etc., so the specific It is not limited to conditions.
  • the first nanopore viewing plate and the second nanopore viewing plate are positioned on the frame of the smart viewing window 100 at a certain interval.
  • a space layer 600 is formed between the first nanopore transparent panel and the second nanopore transparent panel.
  • This spatial layer 600 can achieve the same function as a normal double-glazed window and improve the insulation effect.
  • the first embodiment shown in FIG. 7 shows a structure in which the sensing member 200 is mounted and protrudes from the bottom of the first and second nanopore transparent panels on the indoor and outdoor sides, respectively.
  • Each sensing member 200 may be provided in a form embedded in the first nanopore transparent panel and the second nanopore transparent panel.
  • the sensing member 200 provided on the outdoor side of the smart see-through window 100 detects a mover in the state shown in FIG. 5, the detection signal is transmitted to the control unit 210, and the control unit 210 is connected to the power supply unit.
  • the control unit 210 is connected to the power supply unit.
  • power is switched to be supplied to the light emitting member 500, so that the plurality of first micro LED light sources emit light toward the outdoor side. Accordingly, light is emitted through the first transparent electrode plate to the first nanopore viewing plate, and as shown in (b) of FIG. 2, the light is diffused to the outdoor side through the nanopore to form the smart viewing window 100 as shown in FIG. 6.
  • the state is as shown in .
  • the mover can recognize the room through the smart viewing window 100, although the degree of transparency is low. Meanwhile, when a portion of the plurality of first micro LED light sources is provided to emit light toward the indoor side, the transparency from the outdoors toward the indoor side can be increased.
  • the smart see-through window 100 performs the same operation. That is, when the sensing member 200 provided on the outdoor side of the smart see-through window 100 detects a mover, the sensing signal is transmitted to the control unit 210, and the control unit 210 detects the light emitting member 500 from the power unit 220. By switching to supply power, a plurality of second micro LED light sources emit light toward the outdoor side. Accordingly, light is emitted through the second transparent electrode plate to the second nanopore viewing plate, and the light diffuses indoors through the nanopores, so that the smart viewing window 100 is in the state shown in FIG. 6.
  • the first micro LED light source when a moving person is detected by a sensing member provided on the outdoor side or a sensing member provided on the indoor side, the first micro LED light source or Although the structure in which the second micro LED light source operates has been described, it is not limited to this, and when either the sensing member provided indoors or outdoors detects a mover, the first micro LED light source and the second micro LED light source operate simultaneously. You can also apply this structure.
  • FIG. 9 A second embodiment of an energy-saving smart viewing window according to the present invention will be described with reference to FIG. 9.
  • the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
  • Figure 9 is a cross-sectional view of an energy-saving smart see-through window according to a second embodiment of the present invention.
  • the transparent electrode plate 400 transmits the first nanopore of the nanopore viewing plate 300. Available for commercial use only.
  • a gap is shown between the first nanopore transparent plate and the second nanopore transparent plate due to the light emitting member 500, but a plurality of first microscopic plates are formed on the transparent electrode plate 400.
  • An LED may be provided, and the first nanopore viewing plate and the second nanopore viewing plate may be provided in close contact.
  • a first light emitting unit provided as 1/2 of the plurality of micro LED light sources provided in the light emitting member 500 may emit light toward the first nanopore viewing plate, and a second light emitting unit provided as the remaining 1/2 may emit light toward the second light emitting unit 1/2 of the plurality of micro LED light sources provided in the light emitting member 500. It can be arranged to emit light toward the nanopore viewing panel. That is, the plurality of micro LED light sources have a lattice structure, and the first light-emitting part and the second light-emitting part are offset from each other and emit light toward the first nanopore transparent panel and the second nanopore transparent panel. (400) may be provided in a mounted structure.
  • the first sensing member 200 provided on the outdoor side of the smart see-through window 100 detects a person moving
  • the first light emitting unit of the plurality of micro LED light sources is controlled to emit light
  • the first light emitting part of the plurality of micro LED light sources is controlled to emit light
  • the second sensing member 200 provided in detects a mover the second light emitting unit of the plurality of micro LED light sources may be controlled to emit light.
  • the number of LED light sources, the output of the LED light sources, etc. increase or decrease depending on the size of the smart viewing window 100, the thickness of the nanopore viewing plate 300, etc., so the specific It is not limited to conditions.
  • the transparent electrode plate 400 is provided only on the first nanopore viewing plate of the nanopore viewing plate 300.
  • the structure provided can be applied only to the second nanopore transparent panel of the nanopore transparent panel 300.
  • the installation cost of the transparent electrode plate 400 and the second micro LED light source can be reduced compared to the first embodiment.
  • a third embodiment of an energy-saving smart viewing window according to the present invention will be described with reference to FIG. 10.
  • the same components as those in the first or second embodiments are given the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of an energy-saving smart see-through window according to a third embodiment of the present invention.
  • the transparent electrode plate 400 is omitted. do.
  • the transparent electrode plate 400 is omitted and the light emitting member 500 is mounted only on the peripheral portion of the nanopore transparent panel 300, and the light emitting member 500 is connected to the wire. It can be provided as a connected structure. In this way, when the light emitting member 500 is mounted only on the peripheral portion of the nanopore transparent panel 300, the light emitting member 500 may be mounted at an angle so that the light emission is directed toward the central portion of the nanopore transparent panel 300. Additionally, a diffusion plate may be provided so that light from the light emitting member 500 according to the third embodiment is directed toward the central portion of the nanopore transparent panel 300.
  • the sensing member 200 and the light emitting member 500 may be provided in a form embedded in the nanopore viewing plate 300.
  • the installation cost of the transparent electrode plate 400 can be reduced compared to the first and second embodiments.
  • energy savings can be achieved by reducing the cooling load and heating load.

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Abstract

자외선과 열을 차단하고, 투과율을 가변으로 할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 관한 것으로, 윈도우의 프레임에 장착되는 나노 기공 투시판, 상기 윈도우의 실내외 이동자를 감지하는 감지 부재, 다수의 마이크로 LED 광원으로 이루어지고, 상기 감지 부재의 감지 결과에 따라 상기 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 발광 부재를 포함하고, 상기 나노 기공 투시판은 상기 윈도우의 실외측에 장착된 제1 나노 기공 투시판 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 나노 기공 투시판으로 이루어지고, 상기 감지 부재는 상기 윈도우의 실외측에 장착된 제1 감지 부재 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 감지 부재를 포함하는 구성을 마련하여, 냉방 부하 및 난방 부하를 저감하여 에너지 절감을 실현할 수 있다.

Description

에너지 절감형 스마트 투시 윈도우
본 발명은 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 관한 것으로, 특히 PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PC(polycarbonate)의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 패널을 이용하여, 자외선(UV 98% 이상)과 열(IR 85% 이상)을 차단하고, 투과율을 가변(ON/OFF)으로 할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 냉/난방 부하를 저감하기 위한 방안으로 기존의 시장은 2중창, 3중창 등 창호의 구조 변경을 기반으로 하는 단열 창호 시장이 대세를 이루었으나, 최근에는 단열 효과를 크게 하기 위한 에너지 절감용으로 고 단열소재의 제품이 개발되고 있는 추세이며, 나노 신소재를 이용한 새로운 제품이 증가하고 있으며, 그 중 하나가 스마트 윈도우(Smart Windows)와 같은 기능성 창호들이 개발되고 있다.
스마트 윈도우는 외부에서 유입되는 태양광의 투과율을 자유롭게 조절하여 에너지 손실을 줄임과 동시에 에너지 효율을 향상시키며 사용자에게 쾌적한 환경을 제공하는 윈도우를 의미한다. 이러한 스마트 윈도우는 화학증착법이나 스퍼터링법으로 특정 물질을 유리에 혼입하여 일정 파장의 태양광을 차폐 또는 투과시키는 수동형 방법과 액정 등을 이용해 인위적으로 가시광 전파장의 투과율을 조절할 수 있는 능동형 윈도우가 개발되고 있다.
상기 수동형 스마트 윈도우(Passive Smart Window)는 전기적 또는 전자적 시스템이 삽입되어 있지 않은 스마트 윈도우로, UV 차단 및 태양광으로부터 열을 흡수하는 기능을 수행하는 윈도우이고, 능동형 스마트 윈도우(Active Smart Window)는 전자 시스템이 삽입되어 있는 스마트 윈도우를 의미한다. 기본적으로 전기변색(Electrochromic)을 이용하는 기술로 스위치를 켜고 끄는 간단한 동작만으로 햇빛을 차단하거나 투과시켜 에너지 절약 기능을 제공할 수 있으며, 여름철 냉방 시 10~25% 정도의 에너지 절감 효과와 낮 시간 주차 시 차량 내부의 온도 상승을 억제시켜 쾌적한 운전환경을 유지할 수 있다.
이와 같은 전기변색 스마트 윈도우 기술로서는 대표적으로 고분자 분산형 액정 기술(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)이 알려져 있다.
상기 PDLC는 주로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리술폰 등의 고분자를 매트릭스로 사용하여 복합필름으로 만들어지지만, 투명한 상태를 유지하기 위해서는 전압을 항상 인가해야 하기 때문에 전력소모가 크다는 문제도 있었다.
이러한 기술의 일 예가 하기 특허 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2018-0119248호(2018.11.02 공개, 특허문헌 1)에는 냉장고의 도어로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉장고의 서브 도어에 투과부(80)가 형성되고, 투과부(80)가 공급되는 전압에 의해서 투과율이 조절되는 투과장치(20)를 포함하고, 유리 또는 내부의 투시가 가능한 소재로 형성되어 선택적으로 고내를 투시할 수 있는 전면패널(81)과 단열패널(82)로 이루어지고, 상기 전면패널(81)과 단열패널(82)들 사이에는 간봉(83)이 구비되어 일정 거리 이격될 수 있으며, 상기 투과장치(20)는 전압이 가해지면, 액정 입자들이 규칙적으로 배향되어 투과율이 높아지도록 PDLC 액정 또는 필름으로 이루어지며, 마이크론 크기의 액정 입자들과 고분자 매트릭스 내에 고르게 분산되어 있는 구조를 가질 수 있으며, 액정 입자와 고분자 간의 굴절률 차이에 의해서 투과율이 조절될 수 있는 냉장고에 대해 개시되어 있다.
또 대한민국 공개특허공보 제2022-0125387호(2022.09.14 공개, 특허문헌 2)에는 유리 투입 단계, 유리 세척 단계, 상기 세척 후 잔여 수분 제거를 위한 건조단계, AR(Anti Reflective) 코팅 단계, 상기 AR 코팅된 면에 나노무기 코팅하는 단계, 상기 코팅된 유리의 반대 면에 컬러 원료를 이용한 스크린 프린팅 단계, 상기 코팅된 소재의 경화 및 유리의 열적 강화를 위한 소성 단계, 상기 소성 후 강화된 2장의 유리 사이에 스페이서 장착 후 PEDOT:PSS(poly 3,4-ethylenedioxythiophene:polystyrene sulfonate)라는 기술이 적용된 PDLC 필름을 안착하는 단계, 상기 스페이서로 제공된 공간에 고분자 수지를 충진하는 단계, 상기 고분자 수지 충진 후 나노 컬러 UV 접착기술을 이용한 경화단계를 통하여 제조된 무반사 컬러유리 일체형 고분자액정(PDLC) 기반 스마트 윈도우에 대해 개시되어 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보 제10-1975757호(2019.04.30 등록, 특허문헌 3)에는 물건이 수납되는 보관함 몸체, 보관함 내부의 특정 상태를 감지하는 센서, 보관함 몸체에 설치되며, 투과 창을 갖는 도어, 보관함 내부의 특정 상태를 감지한 센서로부터의 신호에 따라 발광량을 증가시켜, 보관함 내부에서 반사되어 투과 창을 향하는 광의 광량을 증가시키는 발광모듈 그리고 투과 창에 구비되는 광학필름을 포함하여, 보관함 몸체의 내부 특정 상태를 알려주는 상태감지 투시 보관함에 대해 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 특허문헌 1 및 2에 개시된 기술에서는 고분자 분산형 액정(PDLC)을 적용하여 전압의 인가가 없으면 액정의 방향이 불규칙해져서 빛을 산란시켜 불투명 또는 반투명한 상태를 이루게 되며, 전압이 인가되면 액정의 방향이 가지런하게 변화하여 빛이 투과되어 투명한 상태를 유지하는 구성이므로, 내후성이 미흡하고, 제작이 복잡하며, 제조 단가가 높다는 문제가 있었다. 즉, 상술한 PDLC 방법의 스마트 투과 창은 낮은 신뢰성(< 60℃)과 고가의 액정/분산 폴리머 등으로 인하여 일반적으로 적용하기가 어렵다는 문제가 있었다.
한편, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 센서가 보관함 몸체의 내부의 온도를 감지하는 온도센서, 조도를 감지하는 광센서, 화학물질을 감지하는 물질 감지센서 및 움직임 감지센서 등을 구비하므로, 보관함에 보관된 용기 내부의 변화를 감지할 수 없고, 광학 필름이 외부 투과창의 바깥면에 장착되므로, 사용 과정에서 광학 필름이 손상되는 경우 외부의 광량을 감소시킬 수 없다는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 여름에는 실외의 열을 반사하여 냉방 부하를 저감하고, 겨울에는 실내의 열이 외부로 빠져나가지 못하므로 난방 부하를 저감하여 에너지 절감을 실현할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 감지 부재에 의해 이동자의 움직임 정보에 따라 발광 부재가 작동하므로, 전력 소모를 절감할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 발광 부재를 나노 기공 투시판의 내부에 마련하는 것에 의해 감전을 방지할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우는 자외선과 열을 차단하고, 투과율을 가변으로 할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우로서, 상기 윈도우의 프레임에 장착되는 나노 기공 투시판, 상기 윈도우의 실내외 이동자를 감지하는 감지 부재, 다수의 마이크로 LED 광원으로 이루어지고, 상기 감지 부재의 감지 결과에 따라 상기 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 발광 부재를 포함하고, 상기 나노 기공 투시판은 나노 기공이 마련되도록 PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PC(polycarbonate)의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 패널 또는 필름이고, 상기 나노 기공 투시판은 상기 윈도우의 실외측에 장착된 제1 나노 기공 투시판 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 나노 기공 투시판으로 이루어지고, 상기 감지 부재는 상기 윈도우의 실외측에 장착된 제1 감지 부재 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 감지 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서, 상기 나노 기공 투시판의 내부에 장착된 투명 전극판을 더 포함하고, 상기 발광 부재는 상기 투명 전극판에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서, 상기 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판은 간격을 두고 장착되어 공간층이 마련된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서, 상기 투명 전극판은 상기 제1 나노 기공 투시판의 내측에 장착되는 제1 투명 전극판과 상기 제2 나노 기공 투시판의 내측에 장착되는 제2 투명 전극판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서, 상기 투명 전극판은 상기 나노 기공 투시판의 제1 나노 기공 투시판에만 마련된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서, 상기 발광 부재는 상기 제1 나노 기공 투시판에 장착되고, 상기 발광 부재는 상기 제1 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 제1 발광부와 상기 제2 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 제2 발광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서, 상기 투명 전극판은 ITO(Indium-tin oxide)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 의하면, 윈도우의 실외측에 장착된 제1 나노 기공 투시판 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 나노 기공 투시판을 마련하는 것에 의해 냉방 부하를 저감하고, 난방 부하를 저감하여 에너지 절감을 실현할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 의하면, 발광 부재를 나노 기공 투시판의 내부에 마련하는 것에 의해 습기나 수분으로 인한 누전이나 감전 우려 등을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 의하면, 이동자의 움직임 정보가 감지되면 발광 부재에 전원을 공급하므로, 전력 소모를 절감할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 공급되는 전압에 의해서 투과율이 조절되는 종래의 투과장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 적용되는 투과율 가변 패널의 기능을 설명하기 위한 도면,
도 3은 투과율 가변 패널에서 발광 부재의 ON/OFF에 따른 광 투과율의 변화 상태를 나타내는 사진,
도 4는 본 발명에 적용되는 투과율 가변 패널 또는 필름의 표면 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서 발광 부재가 OFF된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서 발광 부재가 ON된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 단면도,
도 8은 본 발명의 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서 발광 부재의 제어를 설명하기 위한 블록도,
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 단면도,
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 단면도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "유닛", "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 기계적 구성 또는 전기전자적 구성으로 이루어진 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
또 본원에서 사용하는 용어 "프레임"은 스마트 투시 윈도우의 전체 형상을 유지하기 위해 대략 사각 형상의 금속재, 목재 또는 고강도 플라스틱으로 이루어지고, "프레임의 전면"은 스마트 투시 윈도우의 실외 부분이며, "프레임의 내면"은 스마트 투시 윈도우의 실내 부분을 의미한다.
한편, 본원에서 사용하는 용어 "투과율 가변 패널 또는 필름"은 나노 기공이 마련되도록 PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PC(polycarbonate)의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 패널 또는 필름으로서, 외부로부터의 광 투과율을 감소시키는 기능을 구비한다.
먼저, 본 발명에 따른 투과율 가변 패널 또는 필름의 기능 및 구성에 대해 도 2 내지 도 4에 따라 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 투과율 가변 패널 또는 필름의 기능을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 투과율 가변 패널 또는 필름에서 발광 부재의 ON/OFF에 따른 광 투과율의 변화 상태를 나타내는 사진이다.
본 발명에 따른 투과율 가변 패널 또는 필름은 자외선(UV)과 열(IR)을 차단하며, 다수의 나노 사이즈의 기공이 마련되므로, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 광원의 OFF 시 외부에서 입사되는 광의 투과율이 감소되어, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 어두운 상태로 유지되므로, 실외에서 실내의 물품을 확인할 수 없게 된다. 한편, 광원이 ON 되면 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 투과율 가변 패널 또는 필름을 향한 광원의 광 조사에 의해서 광의 투과율이 증가하여, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 밝은 상태로 유지되므로, 실외에서 실내의 물품 등을 확인할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 적용되는 투과율 가변 패널 또는 필름의 표면 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명에 적용되는 투과율 가변 패널 또는 필름은 PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PC(polycarbonate)의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 패널 또는 필름으로서, 상기 패널 또는 필름에는 20~50㎚의 다수의 나노 사이즈의 기공이 형성되며, 이 패널 또는 필름 표면의 산술평균 거칠기(Ra)는 1.2~1.9㎚로 이루어진다. 또 상기 패널 또는 필름은 아크릴, PC 등의 재료를 제조하는 공정에서 추가적으로 나노 크기의 염료를 첨가하여 3~5㎜의 두께로 제작되며, 나노 크기의 염료를 첨가하는 것에 의해 나노 사이즈의 기공이 형성된다.
본 발명에 적용되는 OBBglass(Optical bonding black glass)는 플라스틱 계열의 블랙 패널임. 기존의 PMMA 계열의 OBBglass의 강도 및 열변형온도 특성을 개선하기 위해 PC 계열 소재로 사용할 수 있다. 또 상기 PC는 충격성, 내열성, 안전성, 자기소화성 등의 특징이 있는 고기능성 특수 소재로 강화유리의 약 150배 이상의 높은 내구성을 가지며, 유해성분이 없으며 광학 소재, 가전, 건축소재, 방탄소재 등으로 다양한 분야에서 안전성을 위해 널리 사용되고 있기 때문에 스마트 투시 윈도우의 소재로 적합하다. 상기 OBBglass는 PC 계열 소재로 단판유리보다 열전도율이 1/4 이상 낮으며, OCR 합착 구조로 추가 단열 성능을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
[ 제1 실시 예 ]
본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 제1 실시 예를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서 발광 부재가 OFF 된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서 발광 부재가 ON 된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우(100)는 감지 부재(200)를 포함하고, 상기 감지 부재(200)는 스마트 투시 윈도우(100)의 실외 부분의 하부에 마련되고, 실외에서 스마트 투시 윈도우(100)를 향해 이동하는 사람(이하, '이동자'라고 한다)을 감지하지 못하는 경우, 스마트 투시 윈도우(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 외부에서 입사되는 광의 투과율이 감소되어 어두운 상태로 유지된다. 이에 따라 스마트 투시 윈도우(100)는 실외에서의 자외선(UV 98% 이상)과 열(IR 85% 이상)을 차단하므로 냉방 부하를 저감하고, 실내의 열이 외부로 빠져나가는 것을 차단하므로 난방 부하를 저감할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 감지 부재(200)가 실외에서 이동자를 감지하면 발광 부재가 발광하여 광의 투과율이 증가하므로, 스마트 투시 윈도우(100)는 밝은 상태로 유지되어 실내를 확인할 수 있다.
상기 감지 부재(200)는 이동자의 움직임에 따라 반응하는 움직임 감지 센서로서, 윈도우의 실외측에 장착된 제1 감지 부재 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 감지 부재를 포함할 수 있으며, 도 5 및 도 6에서는 감지 부재(200)가 스마트 투시 윈도우(100)의 프레임의 실외 부분의 하부에 마련 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 스마트 투시 윈도우(100)의 실외 부분의 상부 또는 측면에 마련될 수도 있다. 또한, 상기 감지 부재(200)는 스마트 투시 윈도우(100)의 실내 부분에도 실외 부분과 동일한 위치에 마련될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 스마트 투시 윈도우(100)에서는 자외선(UV)과 열(IR)을 차단함과 동시에 투시 기능을 부여할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 스마트 투시 윈도우(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상술한 감지 부재(200), 나노 기공 투시판(300), 투명 전극판(400) 및 발광 부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 감지 부재(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 스마트 투시 윈도우(100)의 실외 및 실내 부분의 하부에 각각 마련되며, 움직임 감지 센서로 구성될 수 있다. 또 상기 감지 부재(200)는 도 8에 도시된 바와 같이 움직임 감지 센서에서 감지된 신호에 따라 발광 부재(500)의 ON/OFF를 제어하는 제어부(210)를 포함할 수도 있다. 도 8은 본 발명의 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서 발광 부재(500)의 제어를 설명하기 위한 블록도 이다. 상기 제어부(210)는 움직임 감지 센서의 감지 신호에 따라 전원부(220)에서 발광 부재(500)로의 전원 공급을 스위칭하는 스위칭 회로로 마련될 수 있으며, 움직임 감지 센서와 스위칭 회로는 일체화된 유닛으로 마련될 수 있다. 상기 전원부(220)는 배터리로 마련될 수 있으며, 상용 전원을 DC로 변환하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 마련된 나노 기공 투시판(300)은 도 7에 도시된 바와 같이, 스마트 투시 윈도우(100)의 실외 부분 및 실내 부분에서 서로 간격을 두고 프레임 상에 각각 장착되고, PMMA 또는 PC의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 투과율 가변 패널로 마련될 수 있다, 즉, 상기 나노 기공 투시판(300)은 스마트 투시 윈도우(100)의 실외측에 장착된 제1 나노 기공 투시판 및 상기 제1 나노 기공 투시판과 일정 간격을 두고 스마트 투시 윈도우(100)의 실내측에 장착된 제2 나노 기공 투시판으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 나노 기공 투시판(300)은 상술한 바와 같은 패널 구조에 한정되는 것은 아니고, PMMA 또는 PC의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 투과율 가변 필름으로 마련되고 투명한 유리 또는 아크릴판 등에 장착되어 마련될 수도 있다. 또한, 상기 나노 기공 투시판(300)은 투과율 가변 패널을 보호하기 위해 투명한 유리 부재 등으로 마련된 보호 패널을 포함할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에 마련된 투명 전극판(400)은 광 투과율이 높은 박막 전극으로서, 발광 부재(500)에 전원을 공급하기 위해 마련되고, 다수의 마이크로 LED 광원과 전기적으로 연결된다. 또 상기 투명 전극판(400)은 투명 접착제 등에 의해 나노 기공 투시판(300)의 내측에 장착되며, ITO(Indium-tin oxide)가 적용될 수 있다. 또, 도 7에 도시된 바와 같이, 투명 전극판(400)도 제1 나노 기공 투시판의 내측에 장착되는 제1 투명 전극판과 제2 나노 기공 투시판의 내측에 장착되는 제2 투명 전극판을 포함할 수 있다.
상기 발광 부재(500)는 나노 기공 투시판(300)을 향해 광을 조사하기 위해 투명 전극판(400)에 마련된 다수의 마이크로 LED 광원을 포함하며, 상기 다수의 LED 광원의 각각에는 광의 확산을 위한 확산판이 마련될 수도 있다. 상기 다수의 마이크로 LED 광원은 투명 전극판(400)의 전체 표면상에 소정의 간격을 두고 마련되지만, 투명 전극판(400)의 둘레 부분에 마련될 수 있다. 또, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 마이크로 LED 광원은 제1 투명 전극판에 마련된 다수의 제1 마이크로 LED 광원과 제2 투명 전극판에 마련된 다수의 제2 마이크로 LED 광원을 포함할 수 있다. 한편, 상기 다수의 제1 마이크로 LED 광원은 실외측을 향해 발광하도록 마련되지만, 이에 한정되는 것은 아니고 일부분(제1 마이크로 LED 광원의 10~20% 정도)은 실내측을 향해 발광되도록 마련될 수도 있다. 또한, 상기 다수의 제2 마이크로 LED 광원도 실내측을 향해 발광하도록 마련되지만, 이에 한정되는 것은 아니고 일부분(제2 마이크로 LED 광원의 10~20% 정도)은 실외측을 향해 발광하도록 마련될 수도 있다. 한편, 상술한 제1 실시 예에 따른 다수의 마이크로 LED 광원에서 LED 광원의 개수, LED 광원의 출력 등은 스마트 투시 윈도우(100)의 크기, 나노 기공 투시판(300)의 두께 등에 의해 증감되므로 특정 조건에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우(100)에서는 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판이 일정 간격을 두고 스마트 투시 윈도우(100)의 프레임에 장착되는 것에 의해 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판 사이에 공간층(600)이 형성된다.
이러한 공간층(600)은 통상의 2중창과 같은 기능을 실현하여 단열 효과를 증진시킬 수가 있다.
한편, 도 7에 도시된 제1 실시 예에서는 실내측 및 실외측의 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판의 하부에서 각각 돌출되어 감지 부재(200)가 장착된 구조를 나타내었지만, 각각의 감지 부재(200)는 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판에 매립된 형태로 마련될 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우(100)의 동작은 다음과 같다.
예를 들어, 도 5에 도시된 상태에서 스마트 투시 윈도우(100)의 실외측에 마련된 감지 부재(200)가 이동자를 감지하면, 감지 신호가 제어부(210)로 전달되고, 제어부(210)는 전원부(220)에서 발광 부재(500)로 전원이 공급되도록 스위칭하여 다수의 제1 마이크로 LED 광원이 실외측을 향해 발광한다. 이에 따라 제1 투명 전극판을 통해 제1 나노 기공 투시판으로 발광되고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 광이 나노 기공을 통해 실외측으로 확산되어 스마트 투시 윈도우(100)는 도 6에 도시된 바와 같은 상태로 된다.
한편, 제1 투명 전극판의 광투과율(80~90%)을 고려할 때, 10~20% 정도의 광은 제1 투명 전극판에서 반사되어 제2 투명 전극판으로 입사될 수 있다. 따라서 이동자는 스마트 투시 윈도우(100)를 통해 투시도는 낮지만 실내를 인식할 수 있다. 한편, 다수의 제1 마이크로 LED 광원 중 일부분이 실내측을 향해 발광되도록 마련되는 경우, 실외에서 실내를 향한 투시도를 증가시킬 수 있다.
상기 설명에서는 스마트 투시 윈도우(100)의 실외측에서 이동자를 감지하는 경우에 대해 설명하였지만, 실내측에서 이동자를 감지하는 경우에서 스마트 투시 윈도우(100)는 동일한 동작을 실행한다. 즉, 스마트 투시 윈도우(100)의 실외측에 마련된 감지 부재(200)가 이동자를 감지하면, 감지 신호가 제어부(210)로 전달되고, 제어부(210)는 전원부(220)에서 발광 부재(500)로 전원이 공급되도록 스위칭하여 다수의 제2 마이크로 LED 광원이 실외측을 향해 발광한다. 이에 따라 제2 투명 전극판을 통해 제2 나노 기공 투시판으로 발광되고, 광이 나노 기공을 통해 실내측으로 확산되어 스마트 투시 윈도우(100)는 도 6에 도시된 바와 같은 상태로 된다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우(100)에 대한 설명에서는 실외측에 마련된 감지 부재, 실내측에 마련된 감지 부재에서 이동자를 감지하는 경우, 제1 마이크로 LED 광원 또는 제2 마이크로 LED 광원이 작동되는 구조로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 실내 또는 실외측에 마련된 어느 하나의 감지 부재가 이동자를 감지하는 경우, 제1 마이크로 LED 광원과 제2 마이크로 LED 광원이 동시에 작동되는 구조를 적용할 수도 있다.
[ 제2 실시 예 ]
본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 제2 실시 예에 대해 도 9를 참조하여 설명한다. 또 제2 실시 예에서 제1 실시 예와 동일 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서는 제1 실시 예와 달리 도 9에 도시된 바와 같이, 투명 전극판(400)이 나노 기공 투시판(300)의 제1 나노 기공 투시판에만 마련된다.
또 도 9에서는 설명의 편의상 발광 부재(500)에 의해 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판 사이에 간격이 있는 상태로 도시하였지만, 투명 전극판(400)상에 다수의 제1 마이크로 LED가 마련되고, 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판이 밀착된 상태로 마련될 수 있다.
또한, 상기 발광 부재(500)에 마련된 다수의 마이크로 LED 광원의 1/2로 마련된 제1 발광부가 제1 나노 기공 투시판을 향해 발광할 수 있고, 나머지 1/2로 마련된 제2 발광부가 제2 나노 기공 투시판을 향해 발광할 수 있도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 다수의 마이크로 LED 광원은 격자 구조로서 제1 발광부와 제2 발광부가 서로 어긋나게 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판을 향해 발광하도록 제1 나노 기공 투시판에 투명 전극판(400)이 장착되는 구조로 마련될 수 있다. 따라서, 스마트 투시 윈도우(100)의 실외측에 마련된 제1 감지 부재(200)가 이동자를 감지하면, 다수의 마이크로 LED 광원의 제1 발광부가 발광하도록 제어되고, 스마트 투시 윈도우(100)의 실내측에 마련된 제2 감지 부재(200)가 이동자를 감지하면, 다수의 마이크로 LED 광원의 제2 발광부가 발광하도록 제어될 수 있다.
또한, 상술한 제2 실시 예에 따른 다수의 마이크로 LED 광원에서도 LED 광원의 개수, LED 광원의 출력 등은 스마트 투시 윈도우(100)의 크기, 나노 기공 투시판(300)의 두께 등에 의해 증감되므로 특정 조건에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 투명 전극판(400)이 나노 기공 투시판(300)의 제1 나노 기공 투시판에만 마련된 구조를 나타내었지만, 나노 기공 투시판(300)의 제2 나노 기공 투시판에만 마련된 구조를 적용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서는 제1 실시 예에 비해 투명 전극판(400) 및 제2 마이크로 LED 광원의 설치 비용을 절감할 수 있다.
[ 제3 실시 예 ]
본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 제3 실시 예에 대해 도 10을 참조하여 설명한다. 또 제3 실시 예에서 제1 실시 예 또는 제2 실시 예와 동일 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우의 단면도이다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우(100)에서는 제1 실시 예 및 제2 실시 예와 달리 도 10에 도시된 바와 같이, 투명 전극판(400)이 생략된 상태로 마련된다.
즉, 본 발명의 제3 실시 예에서는 투명 전극판(400)이 생략된 상태로서 발광 부재(500)가 나노 기공 투시판(300)의 둘레 부분에만 장착되고, 이 발광 부재(500)가 전선에 의해 연결된 구조로 마련될 수 있다. 이와 같이 발광 부재(500)가 나노 기공 투시판(300)의 둘레 부분에만 장착되는 경우, 발광 부재(500)의 발광이 나노 기공 투시판(300)의 중앙 부분을 향하도록 경사지게 장착될 수 있다. 또한, 제3 실시 예에 따른 발광 부재(500)에서의 광이 나노 기공 투시판(300)의 중앙 부분을 향하도록 확산판이 마련될 수도 있다.
한편, 제3 실시 예에 따른 스마트 투시 윈도우에서는 감지 부재(200) 및 발광 부재(500)가 나노 기공 투시판(300)에 매립된 형태로 마련될 수도 있다.
따라서 본 발명의 제3 실시 예에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우에서는 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 비해 투명 전극판(400)의 설치 비용을 절감할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우를 사용하는 것에 의해 냉방 부하를 저감하고, 난방 부하를 저감하여 에너지 절감을 실현할 수 있다.

Claims (7)

  1. 자외선과 열을 차단하고, 투과율을 가변으로 할 수 있는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우로서,
    상기 윈도우의 프레임에 장착되는 나노 기공 투시판,
    상기 윈도우의 실내외 이동자를 감지하는 감지 부재,
    다수의 마이크로 LED 광원으로 이루어지고, 상기 감지 부재의 감지 결과에 따라 상기 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 발광 부재를 포함하고,
    상기 나노 기공 투시판은 나노 기공이 마련되도록 PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PC(polycarbonate)의 열가소성 수지와 나노 사이즈의 염료로 이루어진 패널 또는 필름이고,
    상기 나노 기공 투시판은 상기 윈도우의 실외측에 장착된 제1 나노 기공 투시판 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 나노 기공 투시판으로 이루어지고,
    상기 감지 부재는 상기 윈도우의 실외측에 장착된 제1 감지 부재 및 상기 윈도우의 실내측에 장착된 제2 감지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
  2. 제1항에서,
    상기 나노 기공 투시판의 내부에 장착된 투명 전극판을 더 포함하고,
    상기 발광 부재는 상기 투명 전극판에 장착되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 나노 기공 투시판과 제2 나노 기공 투시판은 간격을 두고 장착되어 공간층이 마련된 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
  4. 제2항에서,
    상기 투명 전극판은 상기 제1 나노 기공 투시판의 내측에 장착되는 제1 투명 전극판과 상기 제2 나노 기공 투시판의 내측에 장착되는 제2 투명 전극판을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
  5. 제2항에서,
    상기 투명 전극판은 상기 나노 기공 투시판의 제1 나노 기공 투시판에만 마련된 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
  6. 제5항에서,
    상기 발광 부재는 상기 제1 나노 기공 투시판에 장착되고,
    상기 발광 부재는 상기 제1 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 제1 발광부와 상기 제2 나노 기공 투시판을 향해 발광하는 제2 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
  7. 제2항에서,
    상기 투명 전극판은 ITO(Indium-tin oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 스마트 투시 윈도우.
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