창문 흐림 장치 (미스트 글라스, 스마트 필름 유리) - 뿌연 유리창의 원리

"1호가 될 순 없어"에서 개그우먼 김지혜가 인테리어 견적을 내는 장면이 나옵니다. 알파룸이라고 거실의 일부가 완전히 노출된 것도 아니면서 약간 차단된 공간에 독립성을 주기 위해 유리창 시공을 하면서 스마트 필름이 들어간 유리에 관심을 보입니다.

 

스마트 필름 유리 (미스트 글라스)

버튼을 누르면 투명하던 창문이 뿌옇게 흐려져서 커튼이 따로 필요없는 유리창이 됩니다.
대구의 3호선 지상철의 경우에도 도심을 지나가기 때문에 아파트나 고층 건물의 사생활을 보호하기 위해서 투명했던 지상철 유리창이 뿌옇게 바뀌게 됩니다. 처음 지상철을 탔을 때 아주 신기했습니다.

 

투명한 창(왼쪽)과 흐려진 창(오른쪽) 

 

미스트 글라스 원리

지상철을 소개하는 글을 보면 

전동차 창문에는 두장의 유리 사이로 특수한 필름이 내장되어 있어
이 필름에 전원을 공급하면 맑게 보여지고,
전원을 차단하면 필름이 흐려져 불투명하게 되는 원리를 이용한 것입니다. 
종점(용지역 또는 칠곡경대병원역)을 출발하면서
운행누적 거리값을 계산하여 창문흐림장치가 자동 동작하도록 장치되어 있습니다.

 

라고 창문 흐림 장치를 설명하고 있습니다.
이 특수한 필름은 액정이 가장 중요한 역할을 하고 있습니다.

 

빛의 편광

빛은 진행하는 방향의 수직 방향으로 전기장이 진동하면서 에너지를 전달하고 있습니다. 자연의 빛은 여러방향의 진동하는 전기장으로 이루어져 있습니다. 편광판을 통과한 빛은 한 방향으로 진동하는 전기장으로 된 빛입니다.

 

편광판을 지난 빛

 

편광판을 지난 빛의 전기장은 한 방향의 진동을 합니다. 여기에 같은 방향의 편광판을 하나 더 놓으면 그대로 빛이 통과합니다.

 

나란한 편광판을 지나면 통과하는 빛

 
하지만 한 개의 편광판을 통과한 빛을 직각으로 놓은 편광판을 통과시키면 빛이 통과하지 않습니다.
 

직각으로 놓여진 편광판을 통과하지 못하는 빛

 

액정의 원리

두 개의 편광판 사이에 액정을 넣습니다. 액정은 분자들이 액체처럼 움직일 수 있으며 고체처럼 정렬된 방향을 가질 수 있는 특별한 물질입니다.
전압이 걸리지 않은 상태에서는 꼬여 있는 모양으로 배열되어 있어 편광된 빛을 통과시키면 빛의 편광 방향을 90도 돌려줍니다. 전원을 공급하면 액정이 나란하게 배열되는 성질이 있고 편광된 빛의 방향을 변화시키지 않습니다.
모니터의 경우에는 전원을 공급하면 빛을 통과시키지 않는데 지상철의 전원을 공급하면 맑게 보인다는 설명에 따르면 전원을 공급하면 편광된 빛이 통과한다는 것입니다.
이 설명대로 개략도를 그려보면 전원이 없을 때는 그림처럼 편광 방향을 바꾸어 빛이 통과하지 못하게 됩니다.

 

전원없을 때 뿌연 창문

 
전원을 연결하면 액정이 나란하게 배열되어 편광 방향을 바꾸지 않게 됩니다. 그래서 빛이 잘 통과하고 바깥의 풍경을 그대로 볼 수 있게 됩니다.
 

전원을 공급하면 투명한 유리창

지상철 홍보문에 있는 창문 흐림장치에 대한 설명을 보고 원리를 유추해 보았습니다. 실제의 원리와는 다를 수 있으니 혹시 다르다면 알려주시면 좋겠습니다.