전북대학교 정광운 교수 연구팀(공과대학 고분자나노공학과·대학원 나노융합공학과)이 파이(π) 확장 바이올로겐 기반 전기변색 물질을 새롭게 합성하고 이를 활용한 차세대 스마트 윈도우 소재를 개발했다고 21일 밝혔다.
이번 연구는 에너지 절감형 광학 기술 분야에서 주목받으며 재료화학 분야 국제 저명 학술지 'Advanced Materials'(IF 26.8, 상위 2.3%) 2025년 10월 9일자 표지논문으로 선정되기도 했다.
이에 따르면 전기변색 소재는 외부에서 인가되는 전압에 따라 산화·환원 반응을 유도해 색상과 투과율을 조절할 수 있는 기능성 물질로, 에너지 효율이 요구되는 건물이나 자동차, 전자 디스플레이, 보안 광학 장치 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.
정 교수 연구팀의 팜후후안 박사과정 대학원생이 주도한 이번 연구는 전압 인가만으로 색상과 투과도를 정밀하게 조절할 수 있는 신개념 전기변색 소재를 구현한 것이 핵심 성과다.
기존 전기변색 소재는 단순 색 변화에 한계가 있었다. 그러나, 이번 연구에서 파이 확장 바이올로겐 기반 전기변색 물질의 분자 구조를 정밀하게 설계하고, 나노 수준에서의 배열 제어 기술을 적용해 빛의 편광을 활용한 선택적 투과도 제어까지 가능하도록 했다. 이를 통해 사용자가 원하는 조건에 따라 투명, 반투명, 유색 전환이 가능한 고기능 스마트 윈도우 제작이 가능해졌다.
개발된 소재는 실제 실험을 통해 5V 이하의 낮은 구동전압, 세 가지 색상 선택 구현, 광중합 기반 제조로 열·기계·화학적 안정성 향상 등 상용화 수준의 실용성과 내구성을 갖춘 것을 확인했다.
이번 연구를 주도한 팜후후안 박사과정생은 “바이올로겐 기반 전기변색 스마트 윈도우는 5V 이내의 적은 에너지로도 구동이 가능하고, 광중합을 통해 열적, 기계적, 화학적 안정성도 크게 향상된 소재”라며 “이번 연구는 기존 전기변색 소재의 한계를 극복하고, 에너지 절감형 광학 시스템의 핵심 기술로 발전할 수 있는 가능성을 보여준 성과로서 향후 상용화 연구를 통해 건축 및 보안 광학에서의 실질적인 응용이 기대된다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 기초연구실지원사업, 중견연구자지원사업, 미래소재디스커버리사업과 교육부 4단계 BK21(두뇌한국21) 사업의 지원을 받아 수행됐다.
/장은성 기자
