项目来源

韩国国家科技基金

项目主持人

이흥재

项目受资助机构

주식회사 국영지앤엠

项目编号

未公开

财政年度

2025,2023

立项时间

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

157500000.00韩元

学科

未公开

学科代码

未公开

基金类别

산학연CollaboR&D(R&D)

关键词

未公开

参与者

未公开

参与机构

未公开

项目标书摘要：연구내용가)기술개발의 필요성지구온난화로 인하여 급격한 기후 변화에 따른 에너지 사용량 증가와 국내·외 정치 및 환경의 변화에 따른 유례없는 에너지 위기가 발생하고 있는 현재 에너지 절감은 반드시 필요한 문제임.건물 내 에너지 절감을 위해서는 태양 에너지의 적절한 유입 조절이 필요함.이러한 태양 에너지의 유입 조절을 위해서는 가변차양 성능과 단열성을 가진 스마트 윈도우 기술이 필요하며,단순한 가변차양이 아닌 외부의 환경조건에 따라 능동적으로 제어할 수 있는 운영제어 최적화 기술도 갖추어야 완벽한 제품으로 상품성을 가질 수 있음.현재 하절기 일사차단 중심의 스마트윈도우뿐이지만 동절기 성능개선을 통한 전천후 스마트윈도우 제품개발 및 상품화가 요구됨 나)1단계 예비연구 개발 성과 ■ EC 및 SPD 스마트윈도우 시제품의 내습성 향상 기술 개발■ 수분에 취약한 EC 및 SPD필름에 수분침투를 방지하기 위한 씰링기술 개발■ EC 및 SPD 스마트윈도우 시제품 실증 공간 설치 및 내구성,안전성 시험검증 ■ Testbed 설치를 위한 시제품 제작 및 시공,제어 컨트롤러 설치 및 제어 프로그램 연동 Setting■ 내습성 향상 기술을 적용 후 가속내구성 I류 환경시험을 통한 극한환경 노출에 대한 시제품 내구성 검증 및 시험 전후의 가시광선 투과율 감소율(≤10%)측정을 통한 가변차양 소재의 안정성 검증■ 접합유리의 사용목적인 안전성을 만족시키기 위해 쇼트백 충격시험 III류를 통해 내충격성 시험검증■ 개발 EC,SPD testbed 표준판 구축 및 베이스라인 데이터 확보 ■ Testbed 표준판의 실내 열성능(실내온도 등)측정 평가 및 보정■ 각 Testbed의 에너지 응답특성 평가 및 에너지 발생 내외부 요소 분석 ■ 개발 EC,SPC 적용을 통한 실내외 환경평가 및 제어 알고리즘 개발다)2단계 사업화R&D 기술개발 최종 목표 ■ 난방에너지 추가 절감실현을 위한 발열 및 EC 가변차양 하이브리드 기술 개발 및 시제품 제작■ 발열유리와 EC의 융합화 최적구성 설계 및 제조공법 개발 ■ 시제품의 극한환경조건 노출에 대한 내구성,고강도 안전성 시험검증 ■ 내습성 및 UV차단 향상 기술을 적용 후 가속내구성 III류 환경시험을 통한 시제품 내구성 검증■ 접합유리의 사용목적인 안전성을 만족시키기 위해 쇼트백 충격시험 중 가장 높은 강도인 II-I류를 통해 내충격성 시험검증■ Testbed 기반 발열&EC 제어 알고리즘 고도화 및 실증 평가■ 장기간 Testbed 기반 각 배치구성 시제품 적용시 사계절 기후변화에 따른 냉난방에너지 특성 분석■ 개발 발열&EC 스마트윈도우의 적정 제어변수 및 범위 선정,건물 연동제어 알고리즘 고도화라)최종개발 완료 후 개발결과물 ■ 발열&EC 접합 및 복층화한 하이브리드 스마트윈도우 시제품 및 양산을 위한 제작 공정표준 메뉴얼 ■ 내구성 향상 기술을 적용한 시제품의 환경 내구성,내충격성 및 열관류율 검증 신뢰성시험 성적서■ Testbed 기반 발열&EC 스마트윈도우 냉난방에너지 절감량 실증 평가 및 제어 알고리즘 데이터■ 주관기관(국영지앤엠)1)겨울철 EC 변색속도 저하 내구성 보완 기술 개발-EC의 경우 겨울철 외기온도가 영하로 떨어지는 경우 내부 전해질이 응결되어 전압이 인가되어도 변색속도가 저하되어 즉각적으로 변화해야하는 가변차양 장치의 기능에 문제가 될 우려가 있음-겨울철 EC의 내구성을 확보시키고 실내 난방에너지를 저감시킬 수 있는 기술은 발열유리 적용 기술로써 EC와 발열기능이 융합된 사계절용 하이브리드 윈도우 제조 기술을 개발하고자 함2)발열&EC 가변차양 하이브리드 윈도우 기술 개발 및 시제품 제작-발열 기능의 경우 전압이 인가되어야만 작동함으로써 여름철,겨울철 환경에 따라 선택적으로 사용 가능하여 건물의 냉난방에너지 소비 절감에 크게 기여함-사업화 제품군을 선정하기 위하여 발열유리의 배치구성이 외측 및 내측에 따른 에너지 소비특성 성능평가를 실시하고 동시에 EC의 내구성 변화를 모니터링 할 계획임 3)발열 기술의 적용성 및 과열방지 설계 최적화-발열기능에서 발생하는 소모전력을 최소화하고 동시에 발열량을 높이기 위해 20Ω 이하의 저저항 발열코팅기술을 적용한 시제품 설계 및 제작-지속적인 전원공급 시 과열로 인한 EC 내구성 저하 및 에너지 과소모,화상 등의 문제를 사전에 방지하기 위한 온도센서 또는 타이머를 활용한 과열방지 제어로직 알고리즘 최적화 기술 개발 4)개발 시제품 내구성에 대한 신뢰성 시험검증-내구성 향상 기술을 도입 후 내구성 검증을 위해 가속내구성 시험(KS L 2003 시험규격)을 인용하여 UV,고온,저온,고습 환경에 노출 후 작동 시 시험 전후의 EC 성능(구동,가시광선 투과율)및 발열성능 비교를 통해 내구성을 검증하여 제품의 품질 검증할 계획임.-접합유리로 사용하기 위해서는 내충격성이 보장되어야 하므로 KS L 2004 쇼트백 충격시험을 통해 시제품의 안전성을 검증하고자 함.-일반 접합유리라면 내충격성이 보장되지만,본 시제품의 경우 변색필름의 존재로 인한 접착성능 변화에 대한 실증검증이 필요함.5)시제품 성능검증을 위한 실증용 Testbed 시제품 설치-EC와 발열기능을 적용한 하이브리드 제품을 각 다른 구조로 시제품을 제작하여 설치하고,기본적으로 상용화된 블라인드 설치된 로이유리를 기준 비교군으로 설치하여 이에 대비 시제품의 에너지절감 성능을 비교분석하고자 함-표준판 테스트를 통해 Testbed의 Baseline을 교정하여 신뢰성을 확보하고자 함-커튼월 상업용 건물 시장을 겨냥하여 개구부대비 창면적비 77%의 대면적 창호로 구성하여 상업용 건물에 대한 시제품의 성능을 확보할 계획임6)양산을 대비한 공정표준 확립-생산성 증가,불량률 감소,원가절감 실현을 통해 제품 경쟁성을 높이기 위한 양산 공정표준 확립-사업화 시 신규인력 고용 창출에 따른 작업숙련도 향상을 위한 작업표준서 수립으로 작업성 및 품질 확보■ 공동기관(가천대학교)-계절별 실내 적정온도를 유지하기 위한 냉난방에너지 소비 저감 성능을 비교분석하여 효과성을 검증할 예정임.-EC 및 발열 기능에 소요되는 전력을 측정하여 냉난방 공조 전력과 총합된 데이터와 비교군 블라인드 제품과의 Total 절감량을 비교 분석하여 시제품의 경제성 및 성능을 입증하고자 함-Testbed 기반 EC,SPC 제어 알고리즘 고도화 및 실증 평가[기술적 측면]■ 스마트윈도우의 실내환경조절 및 에너지 관리 특성에 대한 연간 운전 특성 정량화■ 쾌적한 실내환경제공을 위한 에너지 소비 기기와의 효과적인 연동제어 로직 개발■ 건물 냉난방에너지 절감을 위한 스마트창호(전기변색)의 최적제어 방법 도출■ 스마트윈도우 양산을 진행하고 있는 미국의 Sage Electrochromics,View Inc.,제품의 국내 에너지 절감형 스마트 창호 시장으로의 수입 대체 효과가 기대되며,나아가서 관련 기술 및 제품의 수출 증대가 기대됨.[경제적?산업적 측면]■ 건물의 에너지 소비량은 연간 약 17조원 수준으로 국내 에너지 소비량의 25%이상을 차지하고 지속적인 증가추세가 예상되며,대부분의 에너지원을 수입하고 있는 우리나라는 고효율 신재생에너지 또는 파격적인 에너지 절감방식 등의 적절한 에너지 관리 방법을 찾는 것이 중요한 현안으로 부각되고 있음.■ 낮은 제조원가로 생산이 가능한 필름형 EC 및 SPD와 에너지소비기기 연동 제어장치의 국산화로 스마트윈도우 시스템 가격을 낮추면 사용량을 높일 수 있음.■ 신기술로 출시될 스마트 융복합 외장재 UNIT 연동형 AI 능동제어시스템제품으로 인해 제로에너지 빌딩 저탄소 배출 환경 자재등 다양한 분야에 확장 적용될 것이 예상됨.■ 지구온난화가 급속도로 이루어지면서 건물에너지 손실방지를 위해 스마트윈도우 시장이 활발하게 확장될 것으로 보여지고 있으며 Maximize market research의 Smart Glass and Smart Window Market?Global Industry Analysis and Forecast(2022-2029)에 따르면 스마트 글라스 및 스마트 윈도우 시장은 2021년에 41억 6천만 달러의 가치를 평가받았으며,예측 기간 동안 CAGR(연평균 성장률)14.11%에서 2029년까지 119억 7천만 달러에 이를 것으로 예상됨.[사회적 측면]■ 스마트윈도우는 채광량 조절이 가능하므로 사용자의 생활에 편리함을 제공할 수 있고 질 높은 주거환경과 프라이버시 보호 가능함.■ 스마트윈도우 보급화로 인하여 에너지 절감 및 온실가스 감축 효과기대■ 에너지 수요저감제품 활성화에 기여하여 실질적인 탄소저감 활동참여 환경조성이 가능하며,건축물 발주자와 공급자 상호간 상생(win-win)할 수 있는 여건 조성으로 긍정적인 피드백 확보 및 에너지 저감을 위한 사회적 연대강화 가능■ 제품의 사업화에 따른 신규 일자리 창출이 기대됨.