• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권6호
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• pp.562-567
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• 2022

Novel self-illuminated smart windows were fabricated consisting of Cu-doped ZnS (ZnS:Cu) powder and polymer-dispersed liquid crystal (PDLC). This smart window shows not only switchable transparency but also self-illumination without any attachable luminous body. Its electro-optical characteristics, transmittance, and luminance were investigated in relation to various applied voltages and composition ratios. The optical transmittance and luminous intensity increased with increasing applied voltages. However, the optical transmittance decreased with increasing ZnS:Cu powder content. One of the self-illuminated smart windows, which was fabricated with 9 wt% of ZnS:Cu, achieved the optical transmittance of 60.5% (at 550 nm) and the luminance of 11.0 cd/m² at 100 V. This smart window could be used as a normal switchable smart window in daytime and light-emitting signage at night.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권5호
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• pp.494-499
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• 2024

The possibility of a dye-sensitized solar cell (DSSC) submodule was evaluated as an independent power source that can drive a smart liquid crystal window (SLW) that selectively blocks sunlight when electricity is applied. In order to save energy and increase the functionality of buildings, SLW operation was supplied directly from DSSC submodule, rather than connecting to the existing power system and external power sources. It was confirmed that the SLW can control light transmittance through self-generation using the DSSC submodule composed of 6 cells at low light of 2,500 lux. These results imply that there is a high possibility of combining smart windows and DSSCs suitable for window-type building-integrated photovoltaic (BIPV) systems. DSSCs, which can self-generate power in low light, are expected to increase their usability in urban BIPV systems through combination with smart window technology.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권6호
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• pp.471-474
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• 2020

In recent years, the challenge of higher energy efficiency has emerged as urban buildings have become taller, and the area of window glasses has increased. To address the problem of energy efficiency in buildings, research on smart windows is being actively conducted. In this study, an accelerated experiment for thermal stability was conducted to fabricate a liquid crystal cell applicable to external windows. It was confirmed from the study that the function is maintained even in a high-temperature external environment through the change in transmittance by voltage. Compared with the initial transmittance, after the passage of time, the smart window cell to which the sealant was applied showed a small change in transmittance of 1~2%. This result confirmed the thermal stability of the liquid crystal-based smart window.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.166-167
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• 2019

Smart windows are used as windows and doors to determine cooling and heating efficiency in the construction field. It's characteristics can increase the energy saving efficiency. In addition, the function of the smart window that can control the light transmittance transmitted from the external environment of the building to the building according to the needs of the user is attracting attention. In this study, a liquid crystal cell capable of controlling light transmittance of 297 × 210 ㎟ was fabricated by using a liquid crystal device as an optical shutter. Analysis of transmittance change according to driving voltage and driving stability according to thermal environment, We confirmed the applicability of building exterior materials as smart windows.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.271-275
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• 2020

Smart windows are used as windows and doors to determine the cooling and heating efficiency of a building. They have characteristics that can increase the energy efficiency of a building, which leads to energy savings. In addition, smart windows can control the amount of light transmitted from the external environment of a building to the interior of a building according to the needs of the user. In this study, a 297×210 ㎟ liquid crystal cell capable of controlling light transmittance was fabricated using a liquid crystal device as an optical shutter. The effect of driving voltage on the transmittance and the effect of the thermal environment on the driving stability were analyzed. We confirmed the applicability of using smart windows as exterior building materials.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1224-1229
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• 2019

본 연구에서는 블라인드와 같은 스마트 윈도우 응용을 위해 액정 셀을 제작하였고, 광 투과율이 조절되는 시스템을 개발하였다. 액정 셀의 문턱전압은 1.325V였고, 투과율이 10%일 때 전압은 2.370V를 보여 제작된 액정 셀은 저전압으로 구동됨을 나타내었다. 또한, 액정 셀은 30ms 미만의 응답속도와 80℃/10분간 열을 가한 후에도 안정하게 구동되었다. 구동 시스템은 액정 셀의 인가되는 전압을 0.15V에서 3.53V까지 약 0.5V 간격으로 설계하였고, 실제 인가되는 전압에 따라 액정의 광 투과율이 변화됨을 확인하였다. 이러한 결과는 액정 셀이 스마트 윈도우 응용이 가능성이 있음을 시사한다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.131-140
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• 2022

스마트 윈도우는 건물의 에너지 절감을 실현할 수 있는 신소재 건축 자재이며, 상황에 따라 가시광선 투과율(Visible Light Transmittance), 일사획득계수(Solar Heat Gain Coefficient, g-value)를 자유롭게 조절할 수 있는 특징을 가진다. Electrochromic(EC), Suspended Particle Device(SPD), Polymer Dispersed Liquid Crystal(PDLC) 등이 스마트 윈도우에 해당되며 현재 실용화 단계에 있다. 최근 스마트 윈도우의 VLT 및 g-value 조절 기능을 통해 건축물의 에너지를 절감하는 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 유의미한 결과가 도출되고 있다. 하지만, 건축물의 에너지 절감에 대해서 연구의 영역이 제한되어 있고, 실내 환경에 대한 연구는 다소 부족한 실정이다. 에너지 절감에만 초점을 맞춘 실내 공간은 충분한 쾌적성이 확보되지 않기 때문에 실내 환경에 대한 고려가 요구된다. 따라서 이 연구에서는 사무공간을 기준으로 채광성능(Daylight Performance) 분석이 수행되었다. 세계 각 국의 친환경 건축인증제도인 LEED, BREEAM, CASBEE, G-SEED의 기준을 통해 스마트 윈도우의 VLT 조절에 따른 채광성능 검토가 이루어졌으며, 쾌적한 실내 채광환경을 유지할 수 있는 스마트 윈도우의 VLT 범위에 대한 고찰이 이루어졌다. 분석을 위해 사용된 스마트 윈도우는 VLT 조절 범위가 가장 넓은 EC가 사용되었다. 분석 결과 한국의 친환경 건축인증제도인 G-SEED의 평균주광률을 충족하기 위한 스마트 윈도우의 최소 VLT는 25% 이상으로 나타났으며, 스마트 윈도우의 VLT 조절은 균제도에 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한, LEED의 실내 최소조도의 기준을 적용할 시 적용되어야 하는 계절 및 향에 대한 스마트 윈도우의 VLT 조절 범위 값이 도출되었다.

• 공업화학
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• 제30권2호
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• pp.205-211
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• 2019

지난 수십 년 동안 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)은 전기광학적으로 전환이 가능한 특성으로 인해 빛의 투과도를 자유롭게 조절할 수 있는 smart window를 개발하는 물질로서 주목을 받아왔다. 본 연구에서는 높은 구동전압과 낮은 명암비 등의 PDLC 문제점을 해결하기 위해 아크릴계 단량체 2-hydroxyethyl acrylate (2-HEA)와 ethylene glycol phenyl ether acrylate (EGPA)의 조성이 PDLC의 전기광학 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 상온에서 10 cps 이하의 낮은 점도를 나타내는 2-HEA와 EGPA 단량체를 사용하여 제조하는 경우 보다 쉽게 capillary action에 의해서 indium tin oxide (ITO) glass 사이에 주입하는 공정이 가능하였다. Phenyl group를 포함한 EGPA 단량체가 대부분으로 이루어진 1 : 9인 단량체 혼합물로 만들어진 PDLC cell의 경우 전기장을 인가하지 않은 경우에도 불투명한 상태가 관측되지 않았고 인가 전압에 따라 매우 불안정한 투과율을 나타내었다. Cell gap thickness가 증가함에 따라 문턱전압(threshold voltage, $V_{th}$)과 포화전압(saturation voltage, $V_{sat}$)도 증가하는 경향을 나타내었으며, $20{\mu}m$의 cell gap thickness를 갖는 PDLC cell이 10과 $40{\mu}m$의 경우 보다 상대적으로 높은 명암비를 나타내었다. 특히, 7 : 3 비율의 2-HEA : EGPA 단량체 혼합물을 사용하여 제조된 PDLC cell의 경우가 낮은 구동전압과 높은 명암비의 가장 우수한 전기광학적 특성을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.50-57
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• 2022

본 연구에서는 RF/DC 마그네트론 증착법을 이용하여 유리 기판 상에 실온에서 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 필름을 증착하였다. 전체 박막 두께 60 nm TIZO/Ag/TIZO (10 nm/10 nm/40 nm)로 이루어진 다층막의 경우 650 nm에서 투과도는 86.5%, 면저항 값은 8.1 Ω/□를 나타냈으며, 적외선(열선)을 효과적으로 차단할 수 있는 투과도 특성 때문에 향후 에너지 절약형 스마트 윈도우로서의 적용도 가능할 것으로 판단된다. TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극을 적용한 폴리에스터 아크릴레이트 기반 고분자분산액정(polymer-dispersed liquid crystal, PDLC) 시스템에 있어서 액정과 prepolymer의 함량비, PDLC 코팅층의 두께 및 자외선 세기 변화에 따른 전기광학 특성 및 표면 형태학에 미치는 영향이 조사되었다. 15 ㎛의 PDLC 층 두께에 1.5 mW/cm²의 UV 세기로 광경화된 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 적용 PDLC 셀이 전반적으로 양호한 구동 전압과 on-state 투과도 및 뛰어난 off haze를 나타냈으며, PDLC 복합체의 고분자 매트릭스 표면에 형성된 액정 droplet들은 입사광을 효율적으로 산란시킬 수 있는 1~3 ㎛ 크기를 갖고 있었다. 또한, 본 연구에서 제조된 TIZO/Ag/TIZO 다층막 투명전극 적용 PDLC 기반 스마트 윈도우는 연한 갈색의 색조를 띠고 있어서 심미적 측면에서 색다른 장점을 부여할 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.291-298
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• 2020

본 연구에서는 RF/DC 마그네트론 증착법을 이용하여 실온에서 유리 기판 상에 ZITO/Ag/ZITO 다층막 투명전극을 제조하였다. ZITO/Ag/ZITO (100/8/42 nm)로 이루어진 다층막 구조에 대해, 면저항이 9.4 Ω/㎡이고 550 nm에서 투과도가 83.2%인 투명 전도성 필름이 얻어졌다. ZITO/Ag/ZITO 다층막 필름의 면저항 및 투과도 특성은 적외선(열선)을 효과적으로 차단할 수 있기 때문에 고분자분산액정(polymer-dispersed liquid crystal, PDLC) 기반 스마트 윈도우 적용에 매우 유용함을 알 수 있었으며 이로 인해 에너지 절약형 스마트 유리로서의 응용도 가능할 것으로 판단된다. 제조된 ZITO/Ag/ZITO 다층막 투명전극을 적용한 2관능성 우레탄 아크릴레이트 기반 PDLC 시스템에 있어서 PDLC 층 두께 및 자외선(ultraviolet, UV) 세기 변화가 전기광학적 특성, 광중합 동력학 및 표면 형태학에 미치는 영향을 조사하였다. 15 ㎛의 PDLC 층 두께를 가지며 2.0 mW/c㎡의 UV 세기로 광경화된 PDLC 셀이 우수한 off-state 불투명도, 높은 on-state 투과도 및 양호한 구동 전압을 나타냈다. 또한, 본 연구에서 제조된 최적 조건의 PDLC 기반 스마트 윈도우는 광을 효율적으로 산란시킬 수 있는 2~5 ㎛ 크기의 양호한 마이크로 구조를 갖는 액정 droplet들이 형성되었으며, 이로 인해 우수한 최종 물성을 갖는 PDLC 셀이 제조되었다.