주메뉴 바로가기 본문바로가기
전체메뉴닫기
과제현황 목록

과제기본정보

열에너지 조절 가능한 일반 건축용 창호시스템 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 08CCTI-B050263-01
국가과학표준분류 1순위 건설·교통 | 시공·재료·건설관리 기술 | 건설용 신소재·재활용 기술 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 열에너지 조절 가능한 일반 건축용 창호시스템 개발
주관연구기관 전자부품연구원
총괄연구 책임자 성명 장세홍
소속 한국전자기술연구원 직위 박사
기관 대표번호 032-789-7162 FAX 032-621-2866
총 연구기간 2008-07-30 ~ 2013-06-10
당해연도 연구기간 2008-07-30 ~ 2009-05-09

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 1,000,000,000 125,123,000 212,211,000 337,334,000 1,337,334,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 o 국내 건물부문의 에너지소비량은 국가 총에너지 소비량의 약 25% 정도로 연간 약 17조원을 상회하는 에너지비용이 소모되고 있으며 지속적인 증가 추세에 있음. - 창호는 벽체에 비해 8~10배 이상 낮은 단열특성을 가지기 때문에 창호를 통한 열손실량은 전체 건물 열손실량의 20~45%를 차지할 정도를 심각함.
- 창호 열성능 2배 향상 시 건물에너지 절감율 30% 달성할 수 있을 것이나, 건물 외피에 대한 창면적 비의 증가로 에너지성능 향상에 큰 장애요인 부각되고 있음.
- 주거용 건물의 발코니 확장 합법화로 창면적의 증대 및 열적 완충공간의 감소 에 따른 결로 발생 문제가 심각한 수준임.
- 창문의 결로 방지를 위한 투명 발열체 및 발열체의 에너지원을 PV로 연계하는 개발기술이 상용화 될 경우, 파급 효과와 보급률이 매우 높을 것으로 예상됨.
o 종래의 창호기술개발은 설계 및 구조변경 등 간접적인 방식으로 접근하였으며, 소재개발 및 타 분야 기술과의 융.복합을 통한 시너지효과를 창출할 수 있는 새로운 대체기술 개발은 미미한 실정임.
o 따라서 나노기술 접목을 통해 현재의 창호가 직면한 낮은 단열효율에 대한 직접적 해결방안 제시는 물론 전혀 새로운 기능을 부가함으로서 파괴적 개념의 새로운 창호 개발이 필요함.
최종목표 본 연구과제의 최종 목표는 고 단열성 유지, 냉방부하 절감, 자가발전, 결로 방지 등 다양한 기능이 융합된 차세대형 창호로 나노코팅기술을 이용하여 일반 건축용 에너지 절감 창호 시스템을 개발하는 것임. 이를 위해서는 다음과 같은 세부 기술들의 목표가 같이 완성되는 형태를 가짐.
o 멀티나노코팅 고 단열 창호시스템 개발 및 유리-창틀 시스템 통합
o 창호용 See-Through 타입 나노구조 태양전지 개발
o CNT를 이용한 결로 방지용 투명 발열체 개발
o 온도 가변형 적외선 차단 소재 개발
o 열에너지 조절 가능한 다기능성 창호시스템 성능평가 및 표준매뉴얼 개발
연구내용 및 범위 o 본 연구과제를 통해 고단열성 유지, 냉방부하 절감, 자가발전, 결로 방지 등 다양한 기능성이 융합된 에너지 절약형 차세대 다기능성 창호시스템을 개발할 것이며, 핵심개발기술인 냉난방비 절감을 위한 고효율 로이유리 개발, 창호용 See-Through 타입 나노구조 태양전지 개발, 탄소나노튜브를 이용한 결로 방지용 투명 발열체 개발, 온도 가변형 적외선 차단 소재 개발, 열에너지 조절형 다기능 창호시스템의 상용화 연구 등으로 구성되어 있음.
o 냉/난방비 절감을 위한 고효율 로이유리 개발
- 열관류율이 1.4 이하이고, 차폐계수는 0.40이하인 고 투과/고 단열 멀티나노코팅기술 개발을 진행함.
- 내구성 향상을 위한 멀티나노코팅 소재 개발을 진행함.
- 멀티나노코팅 유리 고 기밀성 접합기술
o 창호용 See-Through 타입 나노구조 태양전지 개발을 위한 핵심 융합기술
- 모듈 광변환 효율이 8% 이상인 고효율 태양전지 제조기술 확립
- 투과율이 12% 이상인 고 투과성 태양전지 제조기술 확립
o CNT를 이용한 결로 방지용 투명 발열체 개발을 위한 핵심 융합기술
- 냉방부하 절감 및 결로 방지를 위한 발열유리 개발
- 저전력 소모용 탄소나노튜브 발열체 개발
- 고 투과성 탄소나노튜브 발열체 개발
o 온도 가변형 적외선 차단 소재 개발을 위한 핵심 융합기술
- 온도에 따른 적외선 차단 특성이 변하는 소재 개발 및 박막 증착 기술 개발
- 근적외선의 차단/반사율이 높은 재료 개발 및 박막 증착 기술 개발
o 열에너지 조절형 다기능 창호시스템의 상용화를 위한 핵심 융합기술
- 고효율 로이유리의 내구성 향상 및 에너지절감효과 극대화 방안 기술개발
- 박막형 투명 태양전지를 구성한 유리의 물성 특성 및 에너지 성능평가 개발
- 결로 방지용 투명전극을 구성한 다기능 창호시스템의 최적화 기술개발
- 온도 가변형 IR 차단용 유리의 물성 특성 및 에너지 성능평가 개발
o 1차년도에는 고 단열/ 고 차폐 기능성 코팅막 목표 선정 및 특성 평가를 완료하며, glass 텍스처링 기술개발 및 단위 셀을 제작하고 평가하며, 투명 발열체 제조용 탄소나노튜브 기술 개발을 하며, VO2 박막 증착조건 최적화 및 특성평가를 실시하고, 고성능, 다기능 창호시스템의 에너지 및 환경 성능평가를 실시함.
o 2차년도에는 내구성 개선 소재별 적합성 및 특성 평가를 완료하며, 실리콘 제막 기술 개선 및 투명 전도막 기술 개발을 통한 단위 셀 효율 개선하며, 투명발열체용 탄소나노튜브 복합체 개발 및 면상 발열체 제조 기술 개발을 하며, Dopant 첨가된 VO2 박막 증착 기술 개발을 실시하고, 열에너지 조절가능한 다기능성 창호시스템 환경 성능평가 및 보급 활성화를 위한 표준 메뉴얼 개발을 실시함.
o 3차년도에는 멀티나노코팅 고 단열 창호시제품 생산을 위한 양산 recipe 확립을 완료하며, See-Through타입 나노구조 태양전지 모듈 제작을 통한 나노박막 최적구조 확립과 투과율 조절을 위한 공정기술 개발을 하며, 투명도가 향상된 CNT 발열체 개발 및 기판과의 접착력 개선 개발을 하며, 온도 가변형 적외선 차단소재 연구에서는 고성능 온도 가변형 적외선 차단 재료 개발을 실시하고, 열에너지 조절 가능 다기능 창호시스템 성능 평가용 프로토타입 설계, 제작 및 지원 제도, 정책 개발을 실시함.
o 4차년도에는 복층유리 구성을 위한 부자재 최적화 연구 및 시제품 평가 완료하며, 적층형 태양전지 모듈 효율개선 및 유리 접합기술을 확보하고, 저항 변화형 CNT 투명 발열체를 개발을 하며, 고성능 온도가변형 적외선 차단 coating 유리의 실용화를 위한 기반 연구를 실시하고, 열에너지 조절 가능 다기능성 창호시스템에 대한 상용화 기술 보완 및 개선을 실시함.
o 5차년도에는 각 세부과제별 결과를 통합하여 열에너지조절 가능한 지능형 창호시스템 시제품 제작 및 평가, 고성능, 다기능 창호시스템의 지원 제도 및 정책 등을 개발하며, 고성능, 다기능 창호시스템 Test bed를 통한 실용화 검증 및 종합성능평가를 진행함.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 열에너지 조절형 다기능 창호시스템 설계 및 에너지/환경 성능평가
- 고단열 창호시스템의 요소기술별 단열성능 연구 및 창틀 설계 기본 방향 수립
- 기판 텍스처링 기술개발 및 단위 셀 제작 평가
- 발열체 제조용 CNT 기술 개발
- bulk Semiconductor-Metal Transition (SMT) 소재 제작 및 분석
- 고성능, 다기능 창호시스템의 에너지 및 환경 성능평가 		* 고단열 창호시스템의 요소기술별 단열성능 연구 및 창틀 설계 기본 방향 수립
- 가시광투과율 : ≥ 60% (24mm 복층 기준)
- 차폐계수 : ≤ 0.55
- 열관류율 : ≤ 1.6W/m2.K
* 기판 텍스처링 기술개발 및 단위 셀 제작 평가
- 투과율 : ≥ 90 % @ 400 ~ 800 nm
- 반사율 : ≤ 10 % @ 400 ~ 800 nm
- Roughness : 500 nm ± 100 nm
- 셀 변환효율 : ≥ 8 %
* 발열체 제조용 CNT 기술 개발
- 발열체에 적합한 CNT 기술 개발
- 액체 CNT 잉크 제조 기술 개발
- 액체 CNT의 물리적 특성평가 및 개선
- 액체 CNT의 화학적 특성평가 및 개선
* bulk Semiconductor-Metal Transition (SMT) 소재 제작 및 분석
- 온도 가변형 적외선 차단 소재 박막 증착 기술 개발
- VO2 박막의 SMT 특성 평가
* 고성능, 다기능 창호시스템의 에너지 및 환경 성능평가
- 고단열 나노멀티코팅박막의 단열 및 에너지 성능 평가
- Simulation을 통한 단열 스페이서 재료 및 단면 최적화
연구성과 기술적 기대성과 o 멀티나노코팅 적용 고효율 창호시스템 제조기술 확보
- 고효율 창호시스템의 핵심기술인 다층박막 설계 및 제조기술, 복층
부자재의 최적화 설계기술 확립
- 코팅기술의 해외 의존도 감소
o 기존유리의 단열성능 및 내구성 향상
- 기존 로이유리 적용 복층유리의 열관류율 1.7W/m2.K 대비 본 연구
개발을 통한 멀티나노코팅 적용 복층유리의 열관류율 1.4W/m2.K로
단열성능 개선
- 기존 로이유리의 낮은 내구성으로 가공, 장기보관 및 유통에 제약적
이었으나 내습성 및 내스크래치성의 혁신적 개선
o 고효율 박막 태양전지 핵심기술 확보
- 기존의 See-Through 태양전지 효율 4~5%에서 8%이상으로 100%
이상 향상
- 기존의 See-Through 태양전지 투과도 10 %에서 12 %이상으로
20% 향상
o 투명 면상 발열체 핵심기술 확보
o 고성능 온도 가변형 적외선 차단 재료 핵심기술 확보
사회 경제적 파급효과 o 신축 및 리모델링 건물에 적용 시 30% 에너지 절감효과 창출
o 복층유리를 멀티나노코팅 창호로 대체 시 약 700억원/년, 전체가구의 30% 대체 시 6,000억원/년 의 난방비용 절감
o 2020년 누적 설치된 박막 태양전지량 2.1 GW 에너지를 발전하여 연간 3,000억 이상의 에너지 절감 효과
o 에너지 스타 마크 등 해외 에너지강화 기준 선도
o 신규 산업 네트워크 구축에 따른 고용인력 창출
o 국가 에너지 및 지구 환경부하 저감을 위한 실천적 대응방안 마련
활용방안 o 신축 및 리모델링 건축물의 고효율 창호시스템으로 활용
o 상업용 및 주거용, 주상복합 건물의 냉난방 부하를 줄이기 위해 적용
o 난방, 성에 제거 및 결로 방지가 필요한 곳에 활용
o 에너지 공급원이라는 새로운 개념의 창호로 활용
o 자동차, 항공기 등의 유리창이 있는 곳에 적용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 고투과/고단열 멀티나노코팅유리 나노태양전지유리창 투명발열유리창 온도가변형 적외선차단 코팅 유리창 유리창에 대면적 박막형성기술
영문 high transparent/ high adiabatic multi-nano coated glass nano solar cell window glass transparent heating window glass temperature variable UV-protective coating window glass large area thin film deposition technique on window glass
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 열에너지조절가능한일반건축용창호시스템개발_20130610.pdf   다운로드

목록

  • 담당부서해당 사업실
  • 담당자과제 담당자
  • 연락처 사업별 담당부서 보기