광변색거울용 무색투명 에볼루션 바카라소재 개발

독립행정기관 산업기술종합연구소 [회장 요시카와 히로유키](이하 "AIST"라고 함)지속 가능한 재료 연구 부문[부장 나카무라 마모루] 환경 반응성 기능성 에볼루션 바카라 연구 그룹 요시무라 카즈키 연구 그룹 리더인 AIST 특별 연구원 야마토라 바오가 거울 상태와 무색 투명 상태 사이를 전환할 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다광변색거울용 에볼루션 바카라재료

　지금까지 마그네슘-니켈 합금 에볼루션 바카라은 광변색거울 특성을 갖는 에볼루션 바카라으로 연구되어 왔지만, 모두 투명할 때 약간의 노란색을 띠고, 노란색을 띠는 색상은 건물이나 차량용 유리에 바람직하지 않아 실용화에 걸림돌이 되어왔다

　이번에 개발한 조광에볼루션 바카라은 마그네슘-티타늄 합금에볼루션 바카라 소재로 60cm x 70cm 크기의 유리 위에 균일하게 증착하는데 성공해 조광 작동도 확인됐다(그림 1, 2 참조) 유리는 이중 유리 구조로 되어 있으며, 유리 내부 공간에 저농도의 수소(약 1%) 또는 산소(약 20%)를 포함하는 가스를 도입하여 스위칭이 이루어집니다

그림 1 미러 상태

그림 2 투명 상태

　외부에서 들어오는 빛의 양을 자유롭게 조절할 수 있는 유리를 조광유리라고 하며, 건물이나 자동차의 창유리로 사용할 수 있다면 큰 에너지 절약 효과를 기대할 수 있습니다 지금까지 다양한 종류의 조광유리가 개발되었으며, 빛의 투과도를 전기적으로 조절할 수 있는 전기변색 조광유리도 상품화되었다 그러나 전기변색 유리는 유색에볼루션 바카라에서 빛을 흡수하여 빛을 조절하기 때문에 에볼루션 바카라의 온도가 올라가고, 이로 인해 적외선이 실내로 재방사되어 에너지 절약 효율이 떨어지게 됩니다 이 문제를 해결하기 위해 빛을 흡수하는 것이 아니라 반사시켜 빛을 조절하는 거울 소재가 필요했고, 1996년 네덜란드의 한 그룹은 수소화 및 탈수소화에 의해 투명 상태와 거울 상태 사이를 전환할 수 있는 팔라듐이 도핑된 이트륨 또는 란타늄 에볼루션 바카라을 개발했습니다 그러나 이 소재는 가격이 비싸고 자원 풍부성이 적은 원소를 포함하고 있어 대형 창유리에 산업적으로 적용하기에는 어려운 것으로 여겨져 왔다 미국 로렌스 버클리 연구소 연구팀은 마그네슘-니켈 합금으로 만든 에볼루션 바카라형 광변색 거울을 개발했지만 소재의 광학적 특성이 좋지 않아 투명해도 적갈색을 띠는 현상이 나타났다 이에 따라 투명도가 높고 가격이 저렴한 광변색 소재를 만들고자 하는 열망이 강했다

　환경감응형 기능성에볼루션 바카라연구그룹은 2002년부터 광변색거울용 에볼루션 바카라소재를 연구해 왔으며, 마그네슘-니켈 합금에볼루션 바카라을 이용하여 광변색거울에볼루션 바카라으로 광학특성이 우수한 소재를 개발해 왔다

　그러나 마그네슘-니켈 합금을 사용한 소재의 경우 투명한 상태로 노란빛이 남아 있어 이를 무색으로 만드는 것은 불가능했다 그래서 마그네슘-니켈 합금 이외의 에볼루션 바카라재료를 찾아 마그네슘-티타늄 합금에볼루션 바카라을 이용함으로써 투명할 때 착색을 대폭 억제하는 데 성공했고, 투명할 때는 거의 완전히 무색이 될 수 있는 에볼루션 바카라재료를 개발했다

거울이 세 개 있어요마그네트론 스퍼터링 장비을 이용하여 유리판 위에 금속 마그네슘과 금속 티타늄을 동시에 스퍼터링하여 약 40 nm 두께의 마그네슘-티타늄 합금 에볼루션 바카라을 증착하였고, 진공 중에서 매우 얇은 팔라듐층(약 4 nm)을 스퍼터링하였다

　꺼낸 유리 위의 에볼루션 바카라은 은거울 상태였지만, 산소가 포함되지 않고 수소가 포함된 분위기에 노출되면 투명해졌고, 수소가 포함되지 않고 산소가 포함된 분위기에 노출되면 원래의 거울 상태로 돌아가 생생한 변화를 보였다

실제 창문용 조광유리는 이 에볼루션 바카라재료를 내부에 코팅한 복층유리로, 복층유리 내부 공간에 저농도의 수소(약 1%)나 산소(약 20%)를 함유한 가스를 유입시켜 스위칭이 가능하다 전환에 사용되는 소량의 수소와 산소는 물을 분해하여 쉽게 얻을 수 있습니다 60cm x 70cm 크기의 디밍 미러 창유리 시제품을 테스트한 결과, 우수한 스위칭 특성을 나타내는 것으로 확인됐다 실제 크기의 광변색 거울유리를 구현한 것은 세계 최초다

반복적인 스위칭에 따른 열화를 억제하고 내구성을 높이는 기술을 개발하고 있습니다 또한, 이 소재는 유리뿐만 아니라 다양한 투명 소재에도 증착이 가능하므로 신에너지산업기술진흥원 에너지이용합리화 기술 전략개발사업의 일환으로 이 소재를 코팅한 광변색 거울 필름을 개발 중입니다 가까운 시일 내에 기존 창유리에 부착하는 것만으로 에너지를 절약할 수 있도록 기술을 완성해 나가고 싶습니다

◆조광거울용 에볼루션 바카라재료

이것은 투명 상태, 거울 상태 및 그 중간 상태 사이에서 광학 특성을 자유롭게 제어할 수 있는 새로운 에볼루션 바카라 소재입니다[출처로 돌아가기]

◆마그네트론 스퍼터링 장비

마그네트론 스퍼터링을 사용하여 필름을 형성하는 장치입니다 스퍼터링법은 진공 중에 아르곤 가스를 도입하고 방전을 일으켜 타겟 물질에 아르곤 이온이 포함되어 방출(스퍼터링)된 후 기판에 증착되는 에볼루션 바카라 제조 방법이다 필름 형성을 잘 제어할 수 있는 방법으로 에볼루션 바카라 제조에 널리 사용됩니다 마그네트론 스퍼터링은 자석에 의해 생성된 자기장을 사용하여 이 방전 효율을 향상시키고 순도가 높은 막을 형성할 수 있습니다[출처로 돌아가기]