최근 스마트 윈도우 기술이
각광을 받으면서 상용화가 되어가고 있답니다!
전기 변색 유리(EC)를
이용한 스키 고글부터
PDLC를 이용한 사무실이나 가정에서
쓰이는 스마트 윈도우까지!
다들 잘 아시는 변색 선글라스 있죠?
그것도 스마트 윈도우 중 하나랍니다!
이렇게 미래 과학이라고 생각했던
기술이 성큼 우리 앞으로 다가왔답니다.
얼마나 우리 일상 속에 들어왔는지
다 같이 한번 알아볼까요?
스마트 윈도우 그게 무엇인가요?!
많은 분들이 스마트 윈도우라는
이름만 들으면
보통 투명 디스플레이를
생각하시는 경우가 많은데요!
스마트 윈도우란
유리의 투과율을 조절하여
불투명과 투명하게
하는 것을 마음대로
조절하는 똑똑한 유리를
말한답니다!
가장 친근한 제품으로는 위에서 언급한
빛을 받으면 변하는 선글라스가 있죠?
광변색 유리를 이용한 선글라스도
스마트 윈도우를 이용한
제품 중 하나랍니다!
위의 사진처럼
스마트 윈도우를 이용한 창문을
이렇게 가정에서도 사용하는
경우가 증가하고 있답니다!
여기에서 처음에 말한
PDLC와 EC는 뭘까요?
간단히 말하면 스마트 윈도우의 종류입니다.
광변색, 열변색, SPD, PDLC, EC
이렇게 종류는 많지만
업계에서 각광받고 있는 것은
PDLC와 EC입니다!
(우리도 이것에 대해 알아볼 거예요!!)
일단 간단히 설명하면
PDLC는 필름만 스윽 하고 붙이면!
일반 유리가 바로 스마트 윈도우가 됩니다!
완전 신기하죠?
그래서 대형화&곡면을 만들기 쉬워요!
PDLC는(Polymer Dispersed Liquid Crystal)
즉, 고분자 분산형 액정이라고 불리죠.
물론 액정이지만 LCD와는 달리
편광판은 없답니다~
그리고 액정답게(?) 색이 바로바로 변해요!
EC (ElectroChromic)
에 대해 설명하자면
EC는 두 개의 유리창을 붙인 구조라서
대형화와 곡면화는 어렵답니다!
유리창의 간격을 맞춰야 하거든요.
밑에서 설명하겠지만
색이 변하는 것도 느려요!
그런데 왜 EC를 쓸까요?
이것도 맨 밑에 써 놓을게요!
궁금하죠? 뒤로 가기 금지!
이제 신기한 일상속 스마트 윈도우 제품을
설명해드릴 꺼예요!
상용화 되어가고 있는 스마트 윈도우!
일단 세 가지를 소개해드리려고
하는데요!
그중 첫 번째는
EC 스키 고글 입니다.
낮에는 눈에 반사된
햇빛 때문에 위험하여
선팅 된 고글을 착용하고
스키를 타야 안전하답니다!
하지만 밤에는 선팅 된 고글을
착용하면 시야 확보에
용이하지 않겠죠?
투과율의 조절이
가능해서 날씨에 맞게
투과도를 조절하여
안전하게 스키를 즐길 수 있답니다.
이런 스키 고글이 있다면
스키 타는데 있어서 걱정이
없을 것 같네요!!
다음 소개할 제품 두 번째는
스포츠카 입니다!
라고 하실 수 있겠는데요.
정확히는 스포츠카의
루프를 말한답니다!
위의 사진의 스포츠카는
루프에 전기 변색 유리(EC)
옵션을 넣는다면
루프를 전기 변색 유리(EC)로 바꿔준 답니다.
그래서 루프를 닫고서도
풍경을 구경하고 싶다면
전기 변색 유리를 조절하여
투과도를 투명하게 한다면?
안에서 밖의 풍경을 안전하게
감상할 수 있답니다!
또한 불투명하게 하여
안이 안 보이게 햇빛이
안 들어오게 만들어 줄 수 있죠
비가 올 때 차 안에 앉아서
떨어지는 물방울을
위에서 감상하며
음악을 듣는다면
얼마나 짜릿할지 상상해 보셨나요?
아! 물론 전기 변색 유리 루프는
오픈도 된답니다. 스포츠카는 오픈카죠!
다음 소개할 세 번째 제품은
PDLC를 이용한 칠판이랍니다!
위에는 PDLC 필름을 이용한 칠판입니다.
저렇게 온, 오프를 통하여
투명 전환과 불투명 전환이 가능한 칠판이랍니다.
또한 불투명할 때 빔프로젝터의
스크린으로도 사용할 수 있다고 합니다.
드라마에 많이 나오는 제품인데요.
이것만 있다면
사무실이 좀 더
있어 보일 것 같네요!
이 밖에도 PDLC는
다른 신기한 제품이 많이 나왔는데요!
보잉 787 드림라이너의
창문에 적용되어
사진에 보이는 버튼만 눌러도
전압의 세기를 조절하여
투과도를 조절!
블라인드를 손으로 직접
내릴 필요가 없어진답니다!
혹시 드림라이너 보잉 787을 타신다면
블라인드 찾지 마시고 버튼을
눌러주세요!
PDLC? EC? 스마트 윈도우 너가 궁금해!
위에서 말한 PDLC? EC?
에 대해 궁금증이 많이 생기셨을 거라고
생각이 드는데요!
스마트 윈도우는 각각 다른
구조와 특성을 가지고 있답니다.
PDLC나 EC, 광변색 등은
그 방식에 따른 이름들인데요!
여기서 최근 각광받는 두 방식
이 있는데요!
그것들은 바로
PDLC와 EC 방식입니다.
Chapter 1 에서 간략히 설명드렸지만
아직 이해가 안 가실 수 있습니다!
다시 자세히 설명드리자면!
PDLC는
Polymer Dispersed Liquid Crystal
의 약자로
고분자 분산형 액정입니다!
즉 액정분자와 고분자의
굴절률 차이를 이용한
디스플레이를 말한답니다!
위의 사진을 보시면 잘 이해가 되실 텐데요!
위와 같이 전압이 걸리지 않는다면
액정 분자들이 불규칙하게
놓여서 빛을 산란!
유리는 불투명하게 된답니다.
하지만 전압이 걸린다면
액정분자들이 전기장에
평행한 방향으로
배열되어 굴절률이 비슷해져
투명하게 된답니다!
다음에 설명할 기술은
EC (Electrochromic) 기술이랍니다!
위의 사진을 보시면
이해가 쉽게 되실 거 예요!
EC란 전극에 전압을 가하여
산화, 환원 반응을 유도
이를 통해 전기 변색 물질의
전기화학적 상태를 변화시켜 색 변화를
일으키는 현상이랍니다.
양극에서 아래의
산화 변색 물질 또는 이온 저장 층
에서 Li(리튬)을 산화시켜 착색이 되고
위의 환원 변색 물질의
Li+(리튬 이온)을 받아 환원되고
착색이 되는 원리입니다!
하지만
위에서 언급한 대로
EC 방식으로는 2장의 유리를
사용하기 때문에 곡면화, 대형화가
어려운 단점이 있는데요!
그런데 최근 국내 기업에서
이러한 문제점을 개선하고자
노력을 하고 있는데요.
최근 액체형 변색제(Viologen)
이라는 물질을
텅스텐 계열의 금속산화물을
고체 박막으로 만들어
반도체에서 활용되는
박막 증착기술을 활용!
유리에 덧씌워
유리 한 장으로 실현 가능하게
했답니다!
곧 어디서든 스마트 윈도우를
볼 수 있게 되겠죠?
여기서 질문!
여기서
PDLC와 EC는
왜 따로 사용할까요?
그것은 각각의 특성 때문인데요!
PDLC는
빠른 응답속도라는 큰 장점이 있으나
평소에 전압을 걸어야
투명해지는 원리라서
전력 소모가 큰 편이라는 단점이
있습니다.
하지만 EC는
아예 변색 물질을 변색시키는 원리로
전력 소모가 작은 편입니다!
하지만 산화, 환원 반응을
이용하는 방식이라
응답속도가 PDLC에 비해
매우 느린 편이죠.
다년간의 연구를 통해 개선되었지만
아직은 10초 정도 걸리는
단점이 있습니다!
각각의 특성에 맞게
적재적소에 사용하면 되겠죠?
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아래는 2019년 7월 10일 뉴스입니다~
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선글라스의 색상과 자외선 차단의 비밀
선글라스는 외출할 때 반드시 쓰는 것이 좋습니다. [사진=유튜브 화면캡처]
그런데 이 선글라스는 만만한 물건이 아닙니다. 일단 멋스러운 디자인이어야 하겠지만 기존에 안경을 쓰던 사람은 자신의 시력에 맞는 렌즈를 골라야 하고, 렌즈의 색상, 색상 진하기의 정도, 자외선 차단효과 등등 고려해야 할 점이 한두 가지가 아닙니다.
선글라스를 써야 하는 이유, 고르는 요령 등에 대해 살펴봅니다. 우선 선글라스를 쓰는 가장 큰 이유는 자외선 차단 때문입니다. 눈은 신체의 다른 기관보다 자외선의 영향을 크게 받습니다. 반복적으로 자외선의 자극을 받으면 세포가 손상돼 심각한 안과질환을 일으킬 수 있습니다.
자외선에 의해 발생할 수 있는 안과질환은 결막주름, 익상편, 백내장, 황반변성 등이 있습니다. 익상편은 결막주름이나 섬유혈관성 조직이 날개 모양으로 각막을 덮으며 자라나는 안질환인데 익상편의 주요 원인이 자외선입니다. 백내장은 수정체가 뿌옇게 돼 시력장애가 발생하는 질환이고, 황반변성은 황반이 노화나 염증 등에 의해 기능이 떨어지면서 시력 감소와 심할 경우 시력을 잃기도 하는 질환입니다.
자외선은 염증 반응과 광산화 반응, 광화학 반응 등을 일으켜 결막, 수정체, 망막 조직에 손상을 일으키고 대사 노폐물 생성을 촉진시킵니다. 이런 현상은 안구 조직을 자외선으로부터 보호해주는 색소상피와 맥락막의 멜라닌 성분이 나이가 들수록 더 약화돼 고령자일수록 햇빛이 강한 날에는 반드시 선글라스를 써야 합니다.
그렇다면, 아이들은 자외선 피해를 덜 받을까요? 어른이나 아이나 자외선의 영향을 받는 것은 똑같습니다. 선글라스는 어른뿐 아니라 아이들도 껴야 한다는 말입니다. 나들이 가면서 어른들만 선글라스를 끼는 것은 안됩니다. 어릴 때부터 아이들의 눈을 자외선으로부터 지켜줘야 합니다.
선글라스를 선택하면서 중요하게 판단해야 하는 것은 렌즈의 자외선 완벽 차단 여부입니다. 일반적으로 안경점에서 판매하는 대부분의 선글라스는 자외선 차단 기능은 갖췄지만, 일부 색상만 들어가 있는 선글라스도 있기 때문입니다.
선글라스는 어른만의 것이 아닙니다. 아이들도 써야 합니다. 자외선이 어른과 아이를 가려 침투하는 것은 아니니까요. [사진=유튜브 화면캡처]
여기서 한 가지 짚어야 할 것은 보통 색상이 짙은 선글라스일수록 자외선을 잘 차단할 수 있을 것이라는 생각입니다. 이는 잘못된 생각으로 색상의 짙음보다 자외선 차단을 위한 코팅 정도가 중요합니다. 선글라스 렌즈의 색상이 너무 짙으면 가시광선 마저 투과시키지 못해 동공을 더 커지게 합니다. 이 경우 오히려 수정체나 망막에 자외선이 더 쉽게 침범하게 할 수 있습니다.
너무 짙은 색상의 렌즈보다 눈이 보일 수 있는 75~85% 농도인 렌즈가 바람직합니다. 선글라스를 구입할 때는 ‘UV400 인증’ 여부를 확인해야 합니다. 렌즈 포장지에 인증 여부를 표시하게 돼 있는 만큼 직접 확인할 수 있습니다.
UV400 인증을 받은 렌즈는 400㎚ 이하 파장을 가진 자외선을 99% 이상 차단한다는 의미여서 지표에 도달하는 UV-A와 UV-B를 대부분 차단할 수 있습니다. 선글라스의 자외선 차단지수는 60~100%로 나눌 수 있는데 가장 높은 수치인 100%가 가장 좋고, 최소 90% 이상은 돼야 합니다. 또 UV-A와 UV-B 코팅이 돼 있는 멀티코팅이면 더욱 좋습니다. 이 코팅은 자외선 차단은 물론, 빛 반사와 시야를 보다 선명하게 해주는 역할을 합니다.
자외선은 파장에 따라 UV-C(100-280㎚), UV-B(280-315㎚), UV-A (315-400㎚)로 구분됩니다. UV-C는 대부분 오존층에서 흡수돼 지표에 도달하지 못하지만, UV-B 일부와 UV-A는 지표면까지 도달하는 만큼 피부는 선크림이, 눈은 선글라스가 지켜주는 역할을 하는 것입니다.
렌즈의 색상에 따른 기능도 약간씩 차이가 있습니다. 가장 많이 쓰는 검정색이나 회색, 갈색은 운전할 때나 자외선이 강한 바닷가에서 쓰면 좋습니다. 특히 갈색은 푸른빛의 단파장 광선을 차단하는데 효과적이라고 합니다. 스키를 타거나 눈 위에서 즐기는 겨울스포츠를 할 때는 갈색렌즈가 더 낫습니다. 회색은 명암이나 색을 왜곡시키지 않아 자연색 그대로 느낄 수 있어 어떤 상황에서도 어울린다고 할 수 있습니다.
녹색렌즈는 눈의 피로를 덜어주는 색으로 시원해보이는 효과가 있고, 붉은색 계통의 렌즈는 사물과 주변 환경이 또렷하게 보여 자전거 탈 때나 골프 칠 때 적당합니다. 요즘은 미러렌즈도 있는데 각막에 화상을 입을 수 있는 설맹증을 예방할 수 있습니다. 백사장이나 스키장 등 자외선 반사가 심한 곳에서 착용하면 좋습니다.
노란색렌즈는 색의 대비를 크게 향상시켜 어두운 곳에서도 밝게 보이고, 모니터의 청색광을 차단해주기 때문에 흐린 날씨나 밤에, 실내용으로 사용하는 것이 바람직합니다. 다만, 진파랑이나 보라색 등의 렌즈는 사물의 색을 왜곡해 눈의 피로를 가중할 수 있는 만큼 피하고, 구입했을 경우는 장시간 사용하지 않는 것이 좋습니다. 아울러 파랑색이나 녹색은 운전할 때 쓰면 신호등의 색깔을 구분하기 어려울 수도 있다는 점은 알아야 합니다.
선글라스는 색상이 진하다고 자외선을 더 잘 차단하는 것은 아닙니다. [사진=유튜브 화면캡처]
이런 단점들을 커버하기 위해 탄생한 것이 편광 선글라스입니다. 빛은 여러 방행으로 진동하는데 편광은 이 가운데 특정한 방향으로만 진동하는 파장입니다. 대표적으로 물체 표면에서 반사하는 빛은 표면과 같은 방향으로 진동합니다. 그래서 호수나 강처럼 넓은 물이 있는 곳에서는 대단히 효과적입니다. 물 표면에서 반사되는 빛을 차단해줘 낚시나 수상스포츠를 할 때는 효율적일 수 있습니다.
그러나 편광선글라스의 렌즈는 렌즈를 2~3장 겹쳐 붙여 만든 것이어서 어지럽거나 눈에 피로가 빨리 올 수 있습니다. 특히 육상이나 테니스, 스키처럼 몸을 많이 움직일 때 착용하면 그런 현상이 더 심해지는 단점이 있습니다. 여러 개의 선글라스로 상황에 따라, 기분에 따라 바꿔 쓸 수 있다면 더욱 좋겠지요.
자외선 차단을 위한 선글라스는 날씨에 관계 없이 외출할 때 항상 쓰는 것이 좋습니다. 자외선은 맑은 날이나 흐린 날이나 지표면에 항상 도달하는 만큼 흐린 날에도 자외선 차단제를 바르는 것처럼 선글라스도 써야 합니다.
선글라스 렌즈를 잘 관리하면 오래 사용할 수 있습니다. 선글라스도 수명이 잇는데 코팅이 벗겨지거나 눈이 쉬이 피로해지면 바꾸는 것이 좋습니다. 자주 끼면 이물질이 묻는데 샴푸나 세제로 세척하면 새 것처럼 깨끗해진다고 합니다.