[등록일:2019-01-11]

홍태훈 교수 연구팀 학부 3년생, 태양광 블라인드와 능동형 환기 시스템을 결합한 다기능 스마트 창호 제품 개발로 SCIE 국제 학술지 게재

태양광 블라인드와 능동형 환기 시스템을 결합하여 건물 외피에 적용 가능한 다기능 스마트 창호 제품 개발

공과대학 건축공학과의 홍태훈 교수 연구팀의 연구 성과가 Civil Engineering 분야 상위 1% 권위지인 ‘Building and Environment’에 출판되었다.

연구팀은 태양광 발전을 통해 건물 에너지 소비량을 절감시키는 동시에, 기존의 블라인드 효과인 일사 차단을 가능하게 하는 태양광 블라인드와 재실자의 건강과 쾌적감을 위해 실내 공기질을 개선할 수 있는 능동형 환기 시스템을 결합한 다기능 스마트 창호 제품을 개발하였다. 이렇게 개발된 연구 성과는 “Development of a prototype for multi-function smart window by integrating photovoltaic blinds and ventilation system”라는 제목으로 국제 학술지에 발표되었다. 이 연구는 홍태훈 교수팀의 정우진 (공과대학 건축공학과 3학년) 학생이 논문의 주저자로 참여했으며, 오정윤 연구원 (공과대학 건축공학과 박사과정), 강현아 연구원 (공과대학 건축공학과 박사과정), 이민현 연구원 (공과대학 건축공학과 박사 후 연구원)이 함께 했다. 건설 분야에서 학부생이 주저자로 참여하여 SCI/SCIE급 국제 학술지에 논문을 게재하는 사례는 흔하지 않아 그 의미가 매우 크다고 할 수 있다. 현재 홍태훈 교수 연구팀은 사물인터넷 기반의 지속가능한 건설관리 연구를 수행하고 있으며 이번 연구는 과학기술정보통신부 주관의 ‘지능형 건설 자동화’ 사업의 지원으로 수행되었다.

전체 에너지 소비량의 36% 이상을 차지하고 있는 건물 부문의 에너지 다소비 및 건물의 고기밀, 고단열화에 따른 실내 공기질 악화를 해결하기 위한 방안으로, 건물에서의 태양광 시스템 도입 및 환기 시스템 사용에 관심이 모아지고 있다. 이에 따라, 본 연구팀은 새롭게 지어지는 건물뿐만 아니라 기존의 건물에도 쉽게 적용이 가능하며 태양광 발전을 통한 에너지 소비 절감 효과와 환기를 통한 실내 공기질 개선이 가능한 다기능 스마트 창호 제품을 개발하였다.

다기능 스마트 창호 제품을 개발하기 위하여, 태양광 블라인드의 크기, 태양광 트래커 종류, 태양전지 종류를 고려하여 태양광 블라인드를 설계하였으며, 능동형 환기시스템의 크기, 종류, 위치를 고려하여 능동형 환기 시스템을 설계하였다. 특히, 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 기반으로 능동형 환기 시스템의 설치 위치에 따른 환기량을 분석하고, 다기능 스마트 창호 제품의 기술성 및 경제성을 모두 고려하여, 최적의 다기능 스마트 창호 제품을 설계하였다. 이렇게 설계된 다기능 스마트 창호 제품에 대하여, 자동으로 태양광 발전량을 최대화시키고 실내 공기질을 개선시키기 위하여, 태양광 블라인드와 능동형 환기 시스템의 실시간 모니터링 및 제어 시스템을 개발하였다. 전류 센서, 환경 센서, 주제어기, 인쇄회로기판, 배터리, 배터리 제어기 등을 활용하여 다기능 스마트 창호 제품의 하드웨어를 구현함으로써, 태양광 블라인드 및 능동형 환기 시스템을 자동으로 제어할 수 있도록 하였다. 더불어, 태양광 발전량 및 실내 공기질 정보를 모니터링하고 제어할 수 있도록, 그래픽 사용자 인터페이스를 구성하여 다기능 스마트 창호 제품의 소프트웨어를 구현하였다. 본 연구팀이 개발한 다기능 스마트 창호 제품을 건물 외피에 실제로 적용한다면, 건물의 에너지 소비량을 절감하고 실내 공기질을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.