태양전지를 옷감처럼 짜낼 수 있는 기술을 국내 연구진이 최초로 개발했다.
한국전기연구원(KERI·원장 김호용)은 KERI 나노융합기술연구센터 차승일·이동윤 박사팀(이하 차 박사팀)이 차세대 태양전지의 하나인 ‘직조형(옷감형) 염료감응 태양전지’를 개발했다고 21일 밝혔다.
차 박사팀은 금속과 세라믹 섬유를 이용해 태양전지의 전극(음극과 양극) 구조를 베틀(직조기)로 짜낸 후 스크린 프린팅 공정으로 광전극과 염료를 프린팅해 옷감 형태의 태양전지를 만들었다.
이 직조형 태양전지는 옷감처럼 유연해 재봉과 재단을 할 수 있다. 사용 환경과 응용 대상에 맞춰 여러 패턴(무늬)을 적용하는 것도 가능하다.
특히 직조 공정으로 만든 태양전지 전극을 실제 의류에 부착하거나 옷감을 제조할 때 삽입할 수 있어 응용 범위가 매우 넓다.
옷감 형태의 태양전지는 현재 선진국에서 경쟁적으로 개발을 시도하고 있는 기술이다. 하지만 직조 공정 중 섬유에 가해지는 장력(당기는 힘)과 마찰력을 고려하지 않아 옷감에 적용하기에는 어려움이 많았다.
차 박사팀은 태양전지 전극을 직조 공정으로 제조하고, 여기에 스크린 프린팅 공정을 결합하는 방식으로 직조형 태양전지를 완성했다.
직조형 태양전지와 해당 기술은 구글 글라스, 스마트 워치 등 첨단 웨어러블 IT기기의 밴드 및 줄에 적용해 전원으로 활용할 수 있다. 또 캠핑용 전원, 건물 일체형 태양전지, 태양전지 커튼, 미래 군사용 휴대전지 등에 응용 가능할 것으로 전망된다.
차승일 박사는 “직조형 태양전지를 세계 최초의 개발했지만 밀봉 기술, 전해질 기술, 효율 최적화 등 상품화까지는 해결해야 할 과제가 남아있다”며 “일단 전지 효율이 상용화 가능한 5%대에 이르기 때문에 후속 연구를 통해 빠른 시일 내에 상용화할 계획”이라고 말했다.
한편 이번 개발은 한국에너지기술평가원 신재생에너지핵심원천기술개발사업의 지원 아래 수행됐고, 개발 성과는 사이언티픽 리포트에 실렸다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
