구리 기반 ‘페로브스카이트’ 물질로 온도 조절 및 빛 투과 조절
9일 포스텍에 따르면 최근 이동화 교수, 이준호 박사 연구팀이 창문에 투과하는 햇빛의 양을 직접 조절할 수 있는 신소재를 발견했다.
스마트 윈도우는 외부 온도에 따라 광 투과율이 자발적으로 조절돼 건물의 냉난방 비용을 절감할 수 있는 친환경 기술로 주목받고 있다.
이 때 사용되는 게 금속-절연체 ‘상전이’ 물질이다.
이 물질은 높은 온도에서는 금속(낮은 투과율)으로, 낮은 온도에서는 절연체(높은 투과율)로 존재한다.
하지만 현재 스마트 윈도우용으로 개발된 상전이 물질인 이산화바나듐(VO2)은 에너지 절감효율이 낮은 단점이 있다.
상전이 온도가 너무 높고 절연체 상태에서의 광 투과율이 너무 낮기 때문이다.
밴드 갭은 전자의 전이가 허용되지 않는 구역을 의미한다.
연구팀은 이번 연구에서 구리 기반 페로브스카이트가 스핀 분극 밴드 갭을 가지고 있다. 이러한 밴드 갭은 광 투과율에 어떠한 악영향도 주지 않음을 확인했다.
또 스핀 분극된 밴드 갭은 원소의 치환이나, 외부 응력에 의해 손쉽게 조절이 될 수 있음을 추가적으로 확인하고, 이 물질의 상전이 온도 조절이 쉽게 가능하다는 것을 검증했다.
이번 연구는 스핀 분극 밴드 갭이 스핀 선택 규칙으로 인해 태양에너지 투과효율을 감소시키지는 않지만, 금속-절연체 전환온도는 효과적으로 낮출 수 있음을 밝히며 스마트 윈도우용 소재로 제안한 최초의 연구라고 포스텍은 설명했다.
포스텍 이동화 교수는 “일반적인 밴드 갭을 갖는 물질은 상전이 온도는 낮추고, 투과효율은 높여야 하는 스마트 윈도우의 조건을 동시에 만족시키기 힘들었다”며 “이번에 개발된 신물질은 기존의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
김웅희 기자 woong@idaegu.com