저방사유리(Low-E Glass)에 관하여

Low Emissivity Glass 란

저방사유리(Low-E Glass)란 유리 표면에 수 십 나노미터의 은막(silver layer)을 코팅하여 원 적외선 영역의 빛은 반사하고 가시광선 영역의 빛은 투과할 수 있도록 만든 것으로 은막(silver layer)을 보호 하면서 동시에 적절한 반사특성 및 다양한 색상을 갖도록 여러겹의 금속막을 코팅한 제품을 말한다.

Low-E 유리 제조 방법인 Ion Sputtering 공법으로 코팅된 금속막은 Hard Low-E 라 불리는 pyrolytic 공법으로 제조된 SnO2 층에 비하여 단열특성은 월등히 좋으나 내구성이 약한 단점을 가지고 있기 때문에 중공층과 접하는 내부에 코팅면이 위치 하도록 복층유리를 제작하여 사용하고 있다.

Ion Superttering Processing 

단열 특성은 Silver 층이 두꺼워 질수록 성능이 좋아지지는 것은 당연하지만 은막(silver layer)이 너무 두꺼우면 적외선 뿐만 아니라 가시광선 영역까지 반사하는 거울이 만들어지게 되므로, 얇은 층을 여러겹으로 코팅하는 방법으로 적외선 영역만 선택적으로 반사하도록 코팅하는 기술이 필요하다.

Low-E Glass 투과스펙트럼 (300nm ~2 500nm)

Blue : Clear Glass (맑은유리)

Red : Triple Low-E

Brown : Double Low-E

Cyan : Single Low-E

이렇게 제조된 Low-E 유리는 Silver 층의 수에 따라 Single Low-E, Double Low-E, Triple Low-E로 나누며 간혹 Quadruple Low-E 제품도 제조되고 있다. 

하지만 Triple Low-E 정도만 되더라도 원적외선의 반사율이 거의 100%에 가까운 값을 갖는 제품을 제조할 수 있으므로 Quadruple 제품의 경우 가성비를 따져보아야 할 것으로 판단된다.

투과 스펙트럼에서 보는 바와 같이 Low-E 코팅을 하지 않은 맑은 유리의 경우에는 가시광선 (380nm ~ 780nm)을 포함한 근적외선 영역(780nm ~ 2 500nm) 빛 까지 투과하지만 Low-E 유리의 경우 은막(silver layer)의 수가 증가할 수록 가시광선은 투과율은 비교적 유지하면서 근적외선 투과율은 낮추는 특성을 지니게 된다.

 Low-E Glass 반사스펙트럼 (300nm ~2 500nm)

Light Green : Triple Low-E

Black : Single Low-E

또한 반사 스펙트럼의 경우에는 Silver 층이 증가할수록 근적외선이 시작되는 780 nm 영역부터 반사율이 현저히 증가 하는 것을 볼 수 있다.

위 그림은 Single Low-E와 Triple Low-E의 반사율 스펙트럼을 비교한 것이며, 

아래 그림은 FT-IR 로 측정된 원 적외선 영역에 대한 Low-E Glass의 투과 및 반사 스펙트럼을 비교한 것이다.

Triple Low-E 제품과 같이 은막의 수가 증가하게 되면 투과율 스펙트럼에서 보는 바와 같이 단열 특성이 좋아지는 한편 가시광선 영역의 투과율은 유지되기 때문에 외부 풍경을 잘 볼 수 있으면서 단열성이 좋아지도록 하는 Low-E 유리의 이상적인 특성인 Selectivity가 좋아지는 성능을 갖게 된다.

유리의 투과 특성은 아래 스펙트럼에서 보는 바와 같이 5 500nm 이상의 원적외선 영역에서는 빛이 전혀 투과되지 않으며, Low-E 코팅유리의 경우 코팅면에서의 반사율이 원 적외선 전체 영역(5 500nm ~ 50 000nm)에서 입사된 빛을 대부분 반사하는 특성을 갖는 다는 것을 알 수 있다.

원적외선 영역의 Low-E Glass 투과/반사 스펙트럼

Low-E 코팅면의 특성인 방사율(수정방사율, Corrected Emissivity)은 일반적으로 Low-E Glass 종류에 따라 대략 아래 표와 같은 값을 갖는다.

Single Low-E   : 0.037 ~ 0.110

Double Low-E : 0.013 ~ 0.037

Triple Low-E   : 0.013 ~ 0.026

Hard Low-E    : 0.15 ~ 0.18

또한 아래 표는 복층유리 제조시 Low-E 유리의 코팅면이 복층유리의 어느면에 위치하느냐에 따라 열관류율은 변하지 않지만 태양열 취득율은 변할 수 있으므로 

주거용 건물에 설치하는 경우에는 일반적으로 태양열이 많이 유입되도록 3면에 코팅면이 오도록 하고 상업용 건물에는 빛이 덜 들어 오도록 2면에 설치하는 것을 추천하고 있다.