근본적으로 스퍼터링 저방사 코팅은 진공 상태에서 유리에 도포되는 미세하게 얇은 투명 금속 필름으로, 단열 성능을 획기적으로 향상시킵니다. 이 고성능 코팅은 열(장파 적외선 에너지)을 열원 쪽으로 반사하도록 설계되어 겨울에는 열을 내부에, 여름에는 외부에 유지하면서 가시광선은 통과시킵니다. "스퍼터링"이라는 용어는 특히 이를 만드는 데 사용되는 정교한 제조 공정을 나타냅니다.
가장 중요하게 이해해야 할 점은 스퍼터링 코팅(일명 "연질 코팅")이 현재 사용 가능한 최고 수준의 에너지 성능을 제공한다는 것입니다. 그러나 이러한 성능에는 대가가 따릅니다. 코팅이 섬세하여 밀봉된 복층 유리(IGU) 내부에 보호되어야 합니다.
스퍼터링 코팅이 열을 제어하는 방법
스퍼터링 코팅의 가치를 이해하려면 먼저 "저방사(low-E)" 원리를 이해해야 합니다. 여기서 "E"는 방사율(emissivity)을 의미하며, 이는 물질이 에너지를 복사하는 능력입니다. 방사율이 높은 물질은 열을 쉽게 복사하는 반면, 방사율이 낮은 물질은 그렇지 않습니다.
### 낮은 방사율의 원리
표준 무코팅 유리는 방사율이 높습니다. 열을 흡수하고 모든 방향으로 쉽게 복사합니다. 이는 겨울에는 창문이 실내 난방열을 흡수하여 외부로 복사하고, 여름에는 외부 열이 내부로 복사됨을 의미합니다.
저방사 코팅은 열 거울과 같습니다. 방사율이 매우 낮아 장파 적외선 에너지(열)를 흡수하고 재복사하는 대신 반사합니다. 이는 창문을 통한 열 전달을 획기적으로 줄입니다.
### 선택적 파장 필터링
현대의 스퍼터링 코팅은 스펙트럼 선택적입니다. 즉, 태양 에너지의 서로 다른 파장을 구별하도록 설계되었습니다.
가시광선(단파 에너지)은 높은 수준으로 통과시켜 실내를 밝게 유지합니다. 동시에 자외선(UV)과 장파 적외선(열) 에너지를 차단하여 실내를 햇빛 손상과 원치 않는 열 획득으로부터 보호합니다.
스퍼터링 공정 설명
스퍼터링은 대형 진공 챔버에서 발생하는 물리적 기상 증착(PVD)의 한 유형입니다. 이는 유리가 이미 제조된 후에 수행되는 "오프라인" 공정입니다.
### 미세한 당구 게임
이 과정을 미세한 원자 당구 게임이라고 생각하십시오. 진공 챔버 내부에서 고전압 전기장이 가스(일반적으로 아르곤)에 에너지를 공급하여 대전된 이온의 플라즈마를 생성합니다.
이 이온들은 가속되어 원하는 코팅 물질(가장 흔하게 은)로 만들어진 "타겟"을 향해 발사됩니다. 이온이 타겟에 부딪히면 원자를 튕겨내거나 "스퍼터링"합니다.
### 코팅을 층별로 쌓기
스퍼터링된 원자들은 챔버를 가로질러 이동하여 차가운 유리 표면에 증착되어 매우 얇고 균일한 필름을 형성합니다.
스퍼터링의 진정한 힘은 여러 개의 뚜렷한 층을 만들 수 있다는 능력에 있습니다. 일반적인 고성능 스퍼터링 저방사 코팅은 최대 성능을 위해 은 층을 하나, 둘 또는 세 개 포함하고 다른 물질이 보호층 또는 반사 방지층 역할을 하는 5~10개의 층을 가질 수 있습니다.
상충 관계 이해: 스퍼터링 대 열분해
스퍼터링 "연질 코팅"의 대안은 열분해 "경질 코팅"입니다. 올바른 재료 사양을 결정하는 데 있어 이 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.
### 스퍼터링 "연질 코팅"
스퍼터링 코팅은 최고의 성능을 제공합니다. 이 공정은 여러 층의 은을 허용하여 매우 낮은 U-값(열 손실 측정 기준)과 특정 기후에 맞게 유리를 조정하기 위한 광범위한 태양열 취득 계수(SHGC)를 제공합니다.
그러나 이러한 코팅은 섬세합니다. 은 층은 공기나 습기에 노출되면 산화되고 열화됩니다. 이러한 이유로 스퍼터링 코팅은 복층 또는 삼중창 단열 유리 장치(IGU) 내부의 보호된 표면에 위치해야 합니다.
### 열분해 "경질 코팅"
열분해 코팅은 유리 제조 공정 중에 "온라인"으로 적용됩니다. 코팅 물질은 뜨거운 유리 리본 위에 분사되어 표면에 융합됩니다.
이는 극도로 내구성이 뛰어나고 긁힘에 강한 "경질 코팅"을 만듭니다. 주요 이점은 단창 또는 노출된 표면에 사용할 수 있다는 것입니다.
단점은 성능입니다. 열분해 코팅은 고성능 스퍼터링 코팅보다 열을 반사하는 데 덜 효과적이어서 더 높고(나쁜) U-값을 초래합니다. 또한 태양열 취득을 제어하는 데 있어 유연성이 떨어집니다.
목표에 맞는 올바른 선택
스퍼터링 코팅과 열분해 코팅 중 선택은 프로젝트의 성능 요구 사항과 용도에 전적으로 달려 있습니다.
- 최대 에너지 효율이 주요 초점이라면: 스퍼터링 저방사가 확실한 선택입니다. 우수한 단열 특성은 고성능 건물과 에너지 소비를 최소화하려는 프로젝트에 필수적입니다.
- 노출된 응용 분야에서 내구성이 주요 초점이라면: 열분해 저방사가 유일한 선택입니다. 폭풍우 창문과 같은 프로젝트나 단일 유리창이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
- 특정 기후에 맞게 태양광 제어를 미세 조정해야 하는 경우: 스퍼터링 저방사는 더운 기후에서 엄청난 태양열을 차단하거나 추운 기후에서 수동적인 태양열 취득을 허용하도록 코팅을 선택할 수 있는 유연성을 제공합니다.
궁극적으로 제조 공정을 이해하면 프로젝트의 에너지 목표에 정확히 부합하는 유리 기술을 선택할 수 있습니다.
요약표:
| 특징 | 스퍼터링 저방사 (연질 코팅) | 열분해 저방사 (경질 코팅) |
|---|---|---|
| 성능 | 최고의 에너지 효율, 가장 낮은 U-값 | 양호하지만 스퍼터링보다 성능이 낮음 |
| 내구성 | 섬세하며 IGU 내부에 보호되어야 함 | 극도로 내구성이 뛰어나며 단창 응용 분야에서 사용 가능 |
| 적용 | 밀봉된 복층 유리 장치(IGU) 내부 | 노출된 표면에서 사용 가능 |
| 태양광 제어 | 특정 기후에 대해 고도로 조정 가능한 SHGC | 태양열 취득 제어의 유연성이 떨어짐 |
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