창호기술 : 해외 유리 신기술동향
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2011년02월07일 13시55분
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해외 유리 신기술동향


새로운 유형의 방폭 유리 

허리케인, 토네이도 또는 폭탄 테러가 발생하는 경우 인명 손상의 주된 원인은 종종 급속하게 날아다니는 유리 파편에 기인한다. 폭발 및 높은 바람은 건물의 창문을 손상시켜 전 방향으로 유리 조각을 흩뿌리게 한다. 

1996년 사우디아라비아에 있는 쿠바르 탑(Khobar Towers) 군인아파트에서 일어난 폭탄 폭발사건에 대한 사례를 들어 미국 국방부(Pentagon)의 보고서는 다음과 같이 지적했다. 19명의 사망자 중 유리 파편에 의해 부상당한 것으로 알려진 2명은 다른 물리적인 피해 없이 사망에 이르기 충분한 정도의 부상을 입었다. 나머지 17명의 사망자 중 10명은 둔기로 인한 외상없이 심각한 유리로 인한 상해로 사망에 이른 것으로 보고됐다. 따라서 사망자 19명 중 12명은 유리 파편이 중대한 사망 원인이 됐다. 열상 피해로 고통을 받았던 사람의 90% 이상이 유리 파편으로 인한 상해가 상당한 것으로 조사됐다. 

미국 국토안보부(DHS; Department of Homeland Security) 산하 산업과학기술국(S&T; Science and Technology Directorate)의 국제 연구 지원에 따라, 미주리 대학(University of Missouri)과 호주 시드니 대학(University of Sydney)은 폭발, 지진 또는 허리케인 등을 견디기 충분할 정도로 강하며, 가볍고 얇은 무색의 방폭 유리(blast-resistant glass)를 개발하는 연구를 수행 중이다. 

테러의 잠재적인 목표가 되는 건물 또는 심각한 기상에 취약한 지역에 방폭 유리를 설치하는 것은 인명을 구할 수 있는 방안이다. 그러나 현재의 방폭 유리 기술은 핵심적인 연방 건물, 대통령의 리무진, 교황의 전용 차량인 포프모빌(Popemobile) 등의 창문을 보호하는 유형의 기술로 방폭 유리의 두께가 300 페이지로 이루어진 소설책보다 더 두껍기 때문에, 일반적인 창문틀에는 배치시킬 수 없다. 따라서 현재 구조의 표준 유리창을 대체하는 것은 매우 어려울 뿐 아니라 많은 비용이 소요된다.

- 유리 섬유로 강화된 고분자 플라스틱 구성물로 이루어져
순수한 고분자 층으로 만들어진 현재의 방폭 유리와는 달리, 새로운 디자인의 방폭 유리는 유리 섬유(glass fiber)로 강화된 고분자의 중간층을 갖는 플라스틱 구성물로 이루어져 있으며, 두께는 약 1/4 인치(inch)이다.
프로젝트 팀은 최근 새로운 유리창살(glass pane)을 작은 폭발에 노출시켰다. 그 결과는 놀라웠다고 프로젝트 주요 조사관이며, 미주리 대학 기계공학과 조교수인 Sanjeev Khanna는 밝혔다. 왼쪽 창살이 부서졌지만, 전방 표면은 완벽하게 손상되지 않고 남아 있었다. 

디자인 성공의 비밀은 액체 플라스틱(liquid plastic)을 흡수하고 있는 직조된 직물 형태로 존재하는 길이가 긴 유리 섬유에 있었다.
창살에는 두 개의 얇은 유리층 사이에 유리 섬유 강화 플라스틱(glass-reinforced clear plastic) 층이 존재한다. 접착제를 사용하여 모든 층을 단단하게 결합시켰다. 새로운 디자인의 방폭 유리는 마치 샌드위치와 같은 구조를 갖는다. 유리의 얇은 층은 두 조각으로 부서진다. 액체 플라스틱과 길이가 긴 유리 섬유는 중간에서 피넛 버터 같은 역할을 한다. 

유리 섬유는 머리카락 두께의 약 절반에 해당하는 일반적으로 직경이 15-25 마이크로미터(micrometer)이다. 이러한 작은 크기는 결함을 더욱 더 줄이고, 부서지는 기회 역시 감소시킨다. 또 강력한 유리 섬유는 섬유를 서로서로 결합시키는 데 이용하는 고분자 기질을 강화하는 데 상당한 효과를 제공한다. 더 많은 섬유가 사용될수록, 더 강력한 유리 강화가 가능하다. 전형적인 방폭 유리는 일반적으로 특별한 공학 기술을 이용하여 고분자 레진이 가시광선이 비쳐 보이게 하기 위하여 녹색을 띠는 물질을 함유하고 있다. 

공학자들은 새로운 디자인이 현재의 방폭 유리창살의 비용과 유사할 것을 기대하고 있지만, 무게는 훨씬 더 가벼울 것으로 전망하고 있다. 약 1/4 인치에 달하는 두께는 표준 상용 창문틀에 끼어 넣기 충분하기 때문에 설치가 훨씬 더 실용적이고, 비용 효율적이다. 

이용 가능하고 설치가 쉬운 방폭 유리의 고안은 도시 구축에 있어서 이러한 방폭 유리의 확산을 독려할 것이며, 다양한 위협 및 재해로부터 인명을 보호할 것이라고 S&T 인프라 및 지구물리 부서(Infrastructure and Geophysical Division) 프로젝트 책임자인 John Fortune은 지적했다.
작은 규모의 시제품으로 유리가 테스트됐다. 미래의 테스트에서는 유리 패널의 크기가 내폭 성능(blast resistance)의 크기 효과를 결정하기 위하여 2-4배까지 증가될 것이라고 Khanna는 밝혔다. 

이 연구의 목표는 비용 효율성을 갖춘 미 연방 조달청(General Services Administration) 표준인 48*66 인치의 크기를 갖춘 내폭 성능을 갖춘 패널의 제작하는 데 있다. 향후 수행될 테스트 결과에 따라, 이러한 방폭 유리를 3-4년 이내에 상업적으로 이용할 수 있게 될 것이라고 Khanna는 전망했다.
(자료출처 : http://radar.ndsl.kr/, http://www.sciencedaily.com)


염료감응형 반투명 태양전지 


저렴하고, 풍부하고, 비독성이며 부식되지 않는 물질을 이용하여 만들 수 있고 어떤 크기로도 만들 수 있는 새로운 태양전지기술이 창조적인 옥스포드회사에 의해 개발되었다. 태양에너지를 이용하기 위해, 태양전지는 유리 혹은 다른 표면상에 프린트하게 되며 다양한 색상을 활용할 수 있어서 글레이징 패널(glazing panel)과 벽체에 적용한 태양전지를 이용해 새로운 건축물의 설계가 가능해진다. 

Isis Innovation의 도움으로 설립된 Oxford Photovoltaics (Oxford PV)는 옥스포드대학의 기술이전회사로, 인공 광합성 전기화학 태양전지 및 반도체 플라스틱에 대한 연구를 접목시켜 고체 상태의 염료감응형 태양전지 제조법을 창안해 내었다. 본 장치는 박막(thin film) 솔라 테크놀로지 (solar technology) 형태로, 태양에너지 발전 분야에서 상대적으로 새로운 분야에 해당한다.
박막 기술의 발전은 사용되는 재료의 희귀성 때문에 현재 방해 받고 있다. 다른 염료감응형 태양전지는 액체 전해질의 휘발성 특성으로 인한 문제점을 내포하고 있다. 

Oxford PV의 기술은 액체 전해질을 고형의 유기 반도체(organic semiconductor)로 대체한 것으로써, 모든 솔라 모듈(solar module)을 유리나 다른 표면 상에 인쇄하는 것을 가능하게 한다. 녹색은 전기를 생산하기에 가장 효율적인 반투명한 색상이며, 적색과 자주색도 우수한 성능을 보여주고 있다. 사용된 재료들은 풍부하고 환경에 무해하며 비용 또한 매우 적게 든다. 

Oxford PV에 따르면, 본 제품의 제조원가는 현재 가장 낮은 비용의 박막 기술을 이용한 것의 50% 미만에 불과할 것이며, 새로운 메커니즘은 결국 화석연료에서 생산된 그리고 보조금 지원을 받지 않은 상태의 전기 비용과 견주게 될 것으로 예측되고 있다. 본 기술은 광전지 물질을 창문이나 벽체 및 건물의 다른 부분에도 적용하는데 일대 변혁을 일으킬 것으로 기대된다. 최고경영자인 Kevin Arthur는, 본 기술은 이 분야의 돌파구에 해당한다고 강조하면서, 경제 및 제품의 수명에 대한 기준 마련을 위해 관련업계와 긴밀한 관계를 유지하고 있다고 밝히고 있다. 

본 기술은 옥스포드대학 물리학부의 Henry Snaith 박사가 개발한 것으로, 본 기술이 갖는 가장 큰 장점 중 하나는 대규모 면적에 매우 쉽게 적용할 수 있다는 점이다. 또한 전해질 염료 전지에서 문제가 되고 있는 광범위한 밀폐나 캡슐화도 필요가 없다.
출처: http://www.physorg.com/news/2011-01-solar-technology.html
 
 

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