전북대학교 정광운 교수 연구팀(공대 고분자나노공학과, 대학원 나노융합공학과)은 전기변색과 광학을 접목, 간단한 코팅공정으로 암호화까지 가능한 스마트 윈도우 소재를 개발했다고 밝혔다.

21일 연구팀에 따르면 전기변색 소재는 전기 자극에 따라서 산화·환원 반응을 일으켜 색상을 가역적으로 전환하는 것이 가능하다. 하지만 단순히 색상의 변화, 즉 빛의 흡수파장의 변화는 최신 스마트 윈도우 시장에서 요구되는 복잡성 측면에서 한계점을 갖고 있다.

이와 같은 한계를 극북하기 위해 전기변색 소재를 액정형태로 합성하고, 간단한 코팅공정으로 분자들을 나노 수준에서 한쪽 방향으로 제어했다. 이를 통해 제작된 스마트 윈도우가 빛의 흡수파장과 편광도를 동시에 제어할 수 있게 하는 데 성공했다.

연구 결과는 재료화학분야의 저명한 국제학술지인 ‘에이시에스 나노(ACS Nano, IF=17.1, 상위 5.7%)’ 2023년 8월호에 게재됐다.

특히 이번 연구 성과를 통해 나노구조와 전기변색 특성이 규명됐으며, 나아가 전기적 자극이나 빛의 편광 방향에 따라 정보를 암호화할 수 있는 고급 광학 장치를 성공적으로 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업, 중견연구자지원사업, 미래소재디스커버리사업과 함께 교육부의 4단계 두뇌한국21 사업(BK21-FOUR)의 지원을 받아 수행됐다.

한편 정광운 교수 연구실에 임민우 박사과정생이 제1저자로 연구를 주도했다. 임민우 박사과정생은 지금까지 제1저자로 5편의 논문을 발표하는 등 총 14건의 SCI 논문에 참여하고, 국내외 학회에서 2번의 우수논문발표상을 수상하는 등 차세대 연구자로 주목을 받고 있다.

임민우 박사과정생은 “액정을 이용한 전기변색 스마트 윈도우는 나노구조의 제어가 가능하고 5V 이내의 작은 에너지로 색변화가 가능한 매력적인 소재”라며 “빛의 편광과 흡수파장 제어가 동시에 가능한 새로운 형태의 스마트 윈도우가 현대 광학 디바이스에 적용될 수 있길 기대한다”고 말했다. 

/장은성 기자