투명한 유리가 불투명한 유리로 변하는 원리가 무엇인가요?
드라마 킹더랜드에서 나왔던 장면이 있는데요.
투명한 유리가 있는데 리모콘을 누르니 불투명한 유리로 변하며 시야 차단이 되었습니다.
이건 어떤 원리로 이렇게 되는건가요?
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
그 장면에서 나온 유리는 스마트 유리라고 불리는 유리입니다.
전기적 신호를 받으면 투명한 유리가 불투명한 유리로 변하는 것인데, 액정이나 전기반응성 염료 등을 사용하여 작동하는 것이죠.
이런 형태의 유리는 전기적 신호를 받으면 액정이나 전기반응성 염료가 재배열되며 빛의 투과를 막아 불투명해지게 되는 것입니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
투명한 유리가 불투명한 유리로 변하는 원리는 "유리의 상전이" 혹은 "유리의 상변화"라고 알려져 있습니다. 이러한 변화는 유리의 구조적 변화로 인해 발생합니다.
일반적으로, 투명한 유리는 고온에서 높은 힘과 빠른 속도로 냉각되는 과정을 통해 제조됩니다. 이 상태의 유리는 분자가 규칙적으로 배열되어 빛을 통과시키는 투명성을 가지게 됩니다.
하지만, 일정한 조건 하에서 투명한 유리는 서서히 변하여 불투명한 상태로 전환될 수 있습니다. 이는 고온, 스트레스, 화학적 영향 등에 의해 유리 구조가 변형되는 결과입니다. 이 과정에서 유리의 분자 구조가 불규칙하게 재배열되어 빛을 산란시키거나 흡수하여 투과되지 않는 불투명성을 보이게 됩니다.
이러한 상전이는 유리의 구조적 특성에 따라 다양한 형태로 나타날 수 있으며, 예를 들어 열을 가하거나 화학적인 처리를 통해 유리의 구조를 변화시킬 수 있습니다.
투명한 유리가 불투명한 유리로 변하는 것은 다양한 원리에 기반할 수 있으며, 사용되는 기술에 따라 다를 수 있습니다. 이러한 변화는 주로 "스마트 윈도우" 또는 "스위치 가능한 윈도우"라고 알려져 있으며, 주로 다음과 같은 원리 중 하나 또는 그들의 결합에 의해 작동합니다:
전기 제어 (Electrochromism): 이 기술은 전기를 사용하여 유리의 투명도를 조절하는 원리를 기반으로 합니다. 유리 표면에 적용되는 전압을 조절하여 유리의 색상 또는 투명도를 변경할 수 있습니다. 전압이 인가되면 유리 표면의 산화물이 환원물로 변하거나 반대로 변화하여 투명도가 조절됩니다.
열 제어 (Thermochromism): 이 원리는 온도의 변화에 따라 유리의 투명도가 변하는 것을 기반으로 합니다. 특정 온도 범위에서 유리가 불투명해지거나 투명해질 수 있으며, 이러한 특성을 이용하여 온도 제어를 통해 스마트 윈도우를 조절할 수 있습니다.
액정 제어 (Liquid Crystal): 액정을 사용하여 스마트 윈도우를 제어하는 것도 일반적입니다. 액정 분자의 방향을 전기적으로 조절하여 빛을 차단하거나 통과시킴으로써 투명도를 변경합니다.
PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal): 이 기술은 액정을 사용하며, 유리 사이에 액정이 포함된 얇은 피막을 배치합니다. 전기를 가하면 액정이 임의의 방향으로 조절되어 투명도를 변화시킵니다.
플리퍼 렌즈 (Frosted Glass): 이 원리는 유리 표면의 미세한 결함을 활용하여 빛을 산란시키는 것입니다. 유리 표면에 전압을 인가하면 결함이 감소하고 유리가 투명해집니다.
각각의 기술은 특정 용도나 설치 환경에 맞게 선택될 수 있으며, 스마트 윈도우는 에너지 효율성, 개인 정보 보호, 조명 및 온도 제어 등 다양한 목적을 위해 사용됩니다.
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
스마트윈도우 기술을 말씀하시는것 같은데요.
빛의 투과율을 전동식으로 조정하여 불투명과 투명을 조절하는거죠.
감사합니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
투명한 유리는 전자기파를 통과시키는데, 이는 주로 가시광선(빛)에 해당합니다. 그러나 특정 주파수의 전자기파(예: 라디오파, 마이크로파 등)는 투명한 유리를 통과하지 못하고 반사되거나 흡수됩니다. 이러한 전자기파를 차단하기 위해 불투명한 유리로 만들 수 있습니다.
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
일부 투명한 유리는 전기를 통과시키면 불투명해지는 특성을 가집니다. 이러한 현상은 전자기장의 영향을 받아 발생하는데, 이를 "전자 기반 스마트 윈도우"라고 합니다. 이러한 스마트 윈도우에는 특수한 재료가 포함되어 있으며, 전압이 인가되면 재료 내부의 입자들이 배열을 변경하여 빛을 차단하게 됩니다. 따라서 유리가 투명에서 불투명으로 변하게 됩니다. 다른 종류의 스마트 윈도우는 화학 반응을 통해 흡광체(어두운 색)로 변화하여 불투명해집니다. 이러한 스마트 윈도우에는 일정 양의 에너지(온도, 조도 등)를 제공하면 반응이 발생하여 색상이 변하고, 결과적으로 유리가 불투명 상태로 바뀌게 됩니다. 이러한 스마트 유리 기술은 건축뿐만 아니라 자동차, 항공기 등 다양한 분야에서 응용됩니다. 이러한 기술은 에너지 저감과 개인 정보 보호 등 다양한 목적에 사용될 수 있습니다.