에너지절약, 사생활보호등 차세대 유리시장 성장 동력

건축용 유리시장은 친환경, 에너지절감을 중심으로 고기능성 코팅유리의 적용이 보편화 되어가고 있다. 유리의 쓰임새는 이제 단순히 외부 조망이나 채광에서 벗어나 외부의 태양열을 막아주고, 내부의 난방열이 새어 나가는 것을 방지하여 에너지를 절감해 주고 다양한 기능성을 부여하는 방향으로 가고 있다.

과거 유리는 단순히 투명성만을 강조하여 창의 개념으로 적용되었다. 하지만 기술의 발전은 유리에 기능을 부여하고 있으며 에너지 절약 외에도 안전, 방범, 소음차단, 사생활보호등 필요한 공간에 다양한 기능을 갖춘 유리의 적용이 보편화 되어가고 있다. IOT 기술의 발달과 디스플레이 시장의 성장은 유리를 활용하여 다양한 기능을 구현할 수 있는 미래지향적인 유리 시장을 열어주고 있다. 

이러한 다양한 기능을 갖춘 유리를 스마트유리라고 하며, 스마트유리 시장은 전세계적으로 해마다 폭발적인 성장세를 지속하고 있다. 스마트유리는 유리 스스로 외부환경에 적응하여 변화를 일으키거나 유리와 소재의 결합을 통해 유리에 기능을 부여한 제품이다. 유리가 단순히 조망권 확보와 채광의 개념에서 벗어나 유리에 다양한 표현을 할 수 있어 영상 및 광고로도 활용할 수 있는 것도 스마트유리 시장의 성장을 촉진하는 촉매제가 되고 있다.

빛, 열, 전기로 변화하는 스마트한 유리시장이 미래 성장 원동력

스마트유리의 기본 의미는 빛(photo-), 열(thermo-), 전기(electro-)등에 의해 색(-chromic)의 변화를 주는 유리로, 즉, 가시광선 또는 태양열선의 투과율이 변화하는 유리를 말한다. 

기본적인 의미 외에도 다양한 소재의 결합을 통해 유리가 변화하고 기능이 접목되는 미래형 유리제품을 스마트유리라고 통칭하기도 한다. 스마트유리 시장은 전세계적으로 빠른 성장세를 지속하고 있다. 스마트유리 시장은 전세계기준 2017년 28억달러 시장이 형성됐으며 2022년에는 51억달러까지 시장이 성장할 것으로 예측되고 있다. 성장세는 연평균 12.4%의 높은 성장률을 보이고 있어 다양한 제품의 개발과 접목이 이뤄지고 있다. 

스마트유리는 건축에 적용되는 창을 비롯하여 자동차유리, 운송 및 항공우주산업, 디스플레이등 다양한 산업에 적용되어 미래 성장의 원동력이 되고 있다. 특히 자동차용 유리의 스마트유리 개발 및 발전은 빠르게 진행되고 있다. 현대 사회는 운송과 이동수단의 핵심인 자동차에 다양한 신기술을 적용하여 쾌적한 드라이빙 공간을 연출하는데 스마트유리의 적용을 중요한 사항으로 보고 있다. 

세계 유수의 자동차 메이커들이 스마트유리를 활용한 친환경 미래형 컨셉트카를 앞다퉈 개발하고 있다. 자동차에 적용되는 스마트유리는 우리가 흔하게 사용하고 있는 ECM룸미러등 빛을 변환하여 눈부심을 방지해주고 편하게 운전할 수 있는 공간을 연출한다. 전면 및 측후면 유리를 비롯하여 썬루프등 유리에 다양한 빛과 열을 잡아주고 유리에 첨단기술을 접목하는 노력은 계속되고 있다. 

스마트유리시장의 가장 핵심이자 미래 발전가능성이 가장 큰 분야가 건축분야이다. 현재의 건축시장은 친환경 에너지절감을 기조로 주거 및 생활의 편리함을 지속적으로 추구해 나가고 있다. 스마트유리는 빛과 열을 차단하여 건축물의 에너지절약을 실현시켜주며 쾌적한 실내 생활을 구현할 수 있는데 최적화 된 솔루션을 제공한다. 환경에 따라 변화하는 유리의 특성은 똑똑한 유리로도 불리며 스마트유리 시장은 미래 건축용 유리시장의 핵심 소재 산업이 될 것으로 예상되고 있다.

수동형 및 능동형 스마트글라스, 용도에 따라 에너지절약등 다양한 성능 구현

가장 기본적인 빛, 열, 전기에 의해 변화하는 스마트유리는 수동형(passive)과 능동형(active)으로 나뉘고 각 특성에 맞춰 건축용 유리시장에 다양하게 적용할 수 있다. 

수동형 스마트유리는 Photochromic, Thermochromic이 있으며, 능동형 스마트유리는 Electrochromic, Gasochromic가 있다. 수동형 스마트유리인 Photochromic는 자외선을 차단해주는 용도다. 자외선을 받으면 색이 변하고 자외선이 사라지면 원래의 투명한 색으로 돌아온다. 기본적으로 썬그라스를 비롯하여 자외선으로부터 보호가 필요한 다양한 공간에 유리에 적용되었을 때 효과가 높다. 이 원리를 창에 적용시, Photochromic film이 태양에서 오는 자외선을 받기 전에는 자외선을 비롯하여 가시광선, 적외선이 전부 실내로 들어오기 때문에 여름철 실내가 더워진다. 
Photochromic film을 적용하면 자외선(UV)과 적외선(IR)이 차단되고 가시광선은 일부 투과되기 때문에 실내는 투명도를 일부 유지하며 시원해져 냉방에너지를 절감할 수 있다. 다시 자외선이 사라지면 창은 본래의 투명상태로 돌아가기 때문에 조망권을 유지할 수 있다. Thermochromic film은 열에 의한 색상 변화로 열을 받아 어두운 색으로 변하면 태양열을 막아주고 태양열이 없을 때는 투명한상태로 하루종일 밖을 편하게 보면서 에너지를 절약할 수 있는 제품이다. 여름철 창의 외부 태양열을 제어해주기 때문에 쾌적한 실내 생활 영위가 가능하다. 

능동형 스마트유리인 Electrochromic은 건축용 스마트유리 시장에사 가장 보편화 되어 있고 지속적인 개발이 이뤄지고 있는 분야이다. Electrochromic의 기본 원리는 전기를 넣으면 유리의 상태가 변화하는 것을 일컫는다. 능동형 스마트유리의 종류로는 ECD(Electro-Chromic Display), PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal), SPD(Suspended Particle Display)등이 있다. 

국내에서도 가장 제품이 활발히 적용되고 있는 PDLC는 고분자 분산형 액정으로 액정표시 장치(LCD)에 사용되는 액정 셀의 하나이다. 빛의 투과를 빛의 산란 강도에 따라 제어하며 편광판이 필요하지 않는 제품으로 전류등을 이용하여 유리의 극성을 바꾸어 변화를 주는 제품으로 차세대 유리 제품군에 속한다. 이 제품은 투과도가변유리 등 다양한 제품으로 공급이 진행되고 있으며 특수한 공간에 적용되어 다양한 기능을 연출할 수 있는 제품이다. 

PDLC(고분자 분산형 액정)는 전압 OFF시 불규칙하게 배열되어 있는 액정분자들이 빛을 산란시켜 불투명 상태를 유지하고, 전압 ON시 액정이 전기장에 평행한 방향으로 배열하게 되어 고분자와 비슷한 굴절율을 가지게 되어 투명한 상태가 된다. 기존 유리에 필름을 붙이는 단면점착 형태와 유리와 유리 사이에 필름을 삽입하여 접합유리로 제작하는 양면 접합유리 제품이 있으며, 스마트유리의 기능을 오랫동안 유지하기 위해서는 내구성이 우수한 접합유리로 적용되어야 효과가 높다. 접합유리로 적용되었을 시, 전기에 의한 투명과 불투명 효과 외에도 깨졌을 때 비산을 방지하여 안전에 대한 효과도 높다. 

SPD는 전기를 이용해 색을 바꿀 수 있는 제품이다. 유리 사이에 전류를 흡수할 수 있는 입자를 넣은 film을 통해 전류를 넣을 시 입자구조의 변화로 색이 변하고 전류에 따라 투명도를 조절할 수 있는 장점이 있다. 이는 전체 유리에 필요한 부분에 따라 색상의 변화를 주어 편리하게 투과도를 조절 할 수 있다는 의미이다. 전체를 어둡게할 수도 있고 일부분만 어둡게 할 수도 있다. 건축의 창호, 천창(Skylight), 자동차 유리창, 썬루프, 비행기 유리창등 다양한 고간에 적용시 효과가 높다. 

EC glass는 전기장치를 통해 외부에서 발생하는 태양광을 파악하여 온도에 맞게 컬러가 바뀌는 특성을 갖고 있다. 한글라스의 SAGEGLASS가 대표적인 제품으로 별도의 차폐시설이 필요하지 않는 능동형 제품이다. 직사광선에 의해 유리표면이 저절로 짙어지는 제품으로 여름철에 유리색이 저절로 짙어져 실내에 유입되는 태양을 막아주며 외부에서 유입되는 자외선을 차단하여 실내 가구의 변형도 막아준다. 기온의 낮아지는 가을과 겨울에는 색상의 변화가 거의 없기 때문에 따뜻한 태양열은 그대로 유입시키기 때문에 난방에너지를 절감하는 효과도 나타낸다.

차세대 유리산업의 중추가 될 스마트유리 시장 성장 기대

스마트 윈도(smart glass, smart windows)는 켤 수 있는 창으로 알려져 있으며 전압이 걸리면 빛의 투과성을 변화시킬 수 있다. 자외선등을 받으면 스스로 색이 변화는 수동형에서 전기를 통한 빛의 투과성을 변화시키는 능동형까지 특정 형태의 스마트 유리는 사용자가 통과하는 빛과 열의 양을 제어할 수 있게 한다. 버튼만 누르면 그것은 투명하다가 불투명하게 되거나 또는 반투명하게 된다. 스마트 유리 기술은 전기 크로미즘 소자, 액정 소자 등에 적용된다. 

스마트 유리의 임계적인 특색은 설치 비용, 전기의 사용, 신뢰성뿐만 아니라 제어 속도와 같은 기능성, 유리의 투명성 등이 있다.
유리의 투명성은 유지하면서 외부에서 유입되는 햇빛의 투과율을 자유롭게 제어할 수 있는 스마트유리 시장이 해마다 빠른 성장세를 거듭하고 있다. 가시광선 조절, 자외선 차단, 적외선 반사등 다양한 기능성을 갖춘 제품들이 개발되면서 건축, 인테리어 시장에도 빠르게 영역을 확장하고 있다. 이미 유럽을 비롯한 미국등 선진국은 스마트유리 시장이 차세대 고부가가치 시장으로 예견하고 집중적인 투자와 연구개발을 진행하고 있다. 

국내 시장은 아직 적용이 미미하고 초기 단계라 정확한 집계는 불가능 하지만 빠르게 시장확대가 진행되고 있으며 에너지절약에 높은 관심과 함께 큰 폭의 성장세를 거듭하고 있다. 건축용 유리에 태양열을 차단하는 스마트유리를 적용하면 냉난방 용량을 25%까지 줄일 수 있어 전체 에너지 소비량도 40%이상 절감할 수 있다. 스마트유리가 건축에 적용되면 일반적인 차양장치와 커튼등이 필요치 않으며 가시광선, 자외선, 적외선등을 동시에 제어하는 고기능성 창호 시장의 확대로 높은 부가가치를 얻을 수 있다. 

국내 건축시장에서 스마트유리 적용에 있어 걸림돌은 높은 가격과 일반 창호 대비 낮은 내구성을 들 수 있다. 특히 광투과율의 다양성이 부족하고 색상이 단조로운 점도 한계점으로 지적되고 있다. 이를 위해 신소재 및 신기술의 개발이 필요한 시점이며 기능과 더불어 효율성, 건축물의 미적감각까지 연출할 수 있다면 시장성은 상당히 높다고 볼 수 있다. 스마트유리 시장의 발달은 건축물의 실내 온도 제어에 큰 역할을 차지하며 신개념 기능성 유리로 건축시장에 큰 파급력을 가져올 것으로 예상된다.