자동차 틴팅 투과율과 차단율을 과학적으로 분석하다 – VLT·IR·TSER의 수학적 관계
이번 글에서는 자동차 틴팅의 투과율과 차단율에 대해서 조금 더 과학적으로 또 수학적으로 분석해 보도록 하겠습니다. 틴팅 선택을 고민하는 오너분들에게 큰 도움이 되리라 생각됩니다.
햇빛의 특성
태양광 즉 햇빛은 다양한 파장의 광선들로 구성되어 있습니다. 태양광의 에너지 분포는 아래의 그래프와 같으며 파장의 길이에 따라 크게 3가지 그룹으로 구분합니다.
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| 태양광, 햇빛의 에너지 분포 |
자외선
가장 먼저 파장의 길이가 380nm 미만으로 짧은 UV 자외선인데 지구의 오존층에 거의 다 흡수되어 지표면에 도달하는 전체 햇빛의 약 5% 정도만 차지합니다. 자외선은 파장이 짧기 때문에 흡수가 매우 잘되며 강력한 에너지로 사람의 피부나 물체 표면을 손상시킵니다.
그러나 자외선은 상대적으로 차단하기 쉬워서 자외선 차단율 UVR(UV Rejection)은 일반유리도 ~40% 수준이고 합성수지 필름에 염료를 첨가하여 만드는 저가 틴팅조차도 99% 수준의 UVR을 갖습니다. 문제는 자외선을 견뎌내는 내구성이 관건입니다.
가시광선
다음은 빨주노초파남보 우리 눈에 보이는 가시광선 VL이고 380nm 보라색에서 780nm 빨간색까지의 광선이며 햇빛에서 차지하는 비율은 40% 수준입니다. 가시광선은 눈에 보이면서 자외선과 적외선 중간적 특성을 갖습니다.
가시광선 투과율 VLT(VL Transmittance)는 낮을수록 어둡게 보이고 100%가 되면 투명하게 보이는데 틴팅 필름은 합성수지에 카본을 첨가하여 조절합니다.
가시광선 반사율 VLR(VL Reflectance)은 100%에 가까울수록 거울과 같이 변하며 보통 금속 코팅을 활용합니다. 틴팅의 투과율과 반사율을 말할 때 보통은 눈에 보이는 기준인 VLT와 VLR을 의미합니다. 특히 몇 %짜리 틴팅인지 얘기할 때는 VLT를 지칭하는 것입니다.
적외선
마지막으로 780nm 보다 긴 파장의 IR 적외선이고 햇빛에서 차지하는 비율은 가장 큰 55% 수준입니다. 적외선 보다 긴 파장에는 전자제품에 응용되는 마이크로파와 라디오파 등이 있지만 그 비율은 매우 작습니다.
적외선은 열작용이 특징이며 투과율이 높아 차단하기가 매우 어렵습니다. 열기가 있는 뜨거운 물체에서 방사되는 복사열도 대부분 적외선입니다.
적외선 차단율은 IR(또는 IRR)로 표기하며 합성수지 필름에 금속이나 세라믹을 스퍼터링 방식으로 특수 코팅하여 차단해야 하기 때문에 IR이 높으면 틴팅 가격은 급격히 올라갑니다.
총 태양에너지 차단율, TSER
전체 태양광선을 차단되는 비율을 TSER(Total Solar Energy Rejection)이라고 합니다. 틴팅에서 가장 중요한 파라미터로 약 50% 수준이 열차단 효용성에 대한 일반적인 판단기준이므로 자동차 틴팅은 최소 60% 이상은 되어야 합니다.
앞에서 얘기한 바와 같이 태양광의 자외선, 가시광선, 적외선 비중은 각각 ~5%, ~40%, ~55%인데 각 광선에 차단율을 반영하면 총 태양에너지 차단율 TSER은 아래와 같이 정리할 수가 있습니다.
(단 마이크로파, 라디오파 등의 영향이나 태양광 흡수 후 방사되는 에너지는 상대적인 양이 작으므로 없다고 가정합니다.)
- TSER = 5% x UVR + 40% x [가시광선 차단율] + 55% x IR
그런데 자외선 차단율은 대부분의 틴팅 필름에서 99% 수준이고 [차단율 + 투과율 = 100%]이므로 가시광선 차단율은 [100% - VLT]가 되어 아래 같이 VLT와 IR 함수로 나타낼 수 있습니다.
- TSER = 4.95% + 40% x [100% - VLT]+ 55% x IR
이제 가시광선 투과율 즉 몇 프로 짜리 틴팅을 할 것인가와 적외선 차단율, 2개의 변수로 총 태양에너지 차단율 TSER 변화를 확인할 수 있는 것입니다.
VLT & IR vs TSER 그래프
최종 수식을 그래프로 나타내면 아래의 그림과 같습니다. 총 태양에너지 차단율 TSER 값이 30%에서 40%인 영역이 적색, 60%에서 70%가 녹색, 80에서 90%인 영역이 청색 등으로 표시되었습니다.
가시광선 투과율 VLT가 낮을수록 즉 틴팅 색상이 어두울수록 그리고 자외선 차단율 IR이 높을수록 총 태양에너지 차단율 TSER 값이 증가합니다.
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| 가싱광선 투과율과 적외선 차단율에 따른 총 태양에너지 차단율의 변화 |
이 그래프를 활용하면 원하는 TSER 영역에서 취향에 따른 틴팅의 가시광선 투과율과 가격 상승의 요인인 적외선 차단율의 적정 조합을 쉽게 검토할 수 있습니다.
예를 들면 가성비와 실효성을 측면에서 총 태양에너지 차단율 TSER이 60~70%인 녹색 영역을 고려하여 35%의 가시광선 투과율과 65% 정도의 적외선 차단율의 틴팅을 선택할 수 있습니다. 위 그래프에서 직교하는 2개의 흰색 직선을 참조하시기 바랍니다.
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