'전등 빛으로 전자기기 돌린다'… 고려대, 배터리 없는 '실내 태양전지' 상용화 길 열었다
[파이낸셜뉴스] 고려대학교는 전기전자공학부 심재원 교수팀이 햇빛 대신 형광등이나 LED 같은 실내 조명만으로 전기를 만드는 '차세대 실내 태양전지'의 상용화 핵심 기술과 설계 원칙을 제시했다고 11일 밝혔다. 세계적인 학술지 '네이처' 본지에 관련 논문이 게재되면서, 매번 배터리를 갈아 끼울 필요가 없는 사물인터넷(IoT)과 스마트홈 기기 시대가 한층 가까워질 전망이다.
최근 가정과 공장에서 온도·습도 센서, 무선 벨, 리모컨 등 소형 전자기기 사용이 급증하면서 배터리 교체와 관리에 들어가는 비용과 불편이 커지고 있다. 실내 태양전지는 이 같은 문제를 해결할 대안으로 꼽힌다. 실내 전등 빛을 전기에너지로 바꿔 전자기기를 작동시키거나 배터리 수명을 크게 늘릴 수 있기 때문이다.
하지만 실내 조명은 햇빛보다 빛의 세기가 훨씬 약하고 광원의 종류에 따라 빛의 특징도 달라 기존의 야외용 태양전지 기술을 그대로 쓰기 어려웠다.
연구팀은 약한 빛에서도 전압을 안정적으로 유지하고 전기가 밖으로 새어나가지 않도록 막는 기술에 집중했다. 이를 통해 페로브스카이트 등 차세대 소재를 활용한 실내 태양전지에서 일반 실내 조명 기준 최대 45.5%라는 높은 에너지 변환 효율을 달성할 수 있음을 확인했다.
연구팀은 단순한 효율 갱신을 넘어 실제 제품으로 만들어 상용화하기 위한 구체적인 조건도 함께 내놓았다. 전기를 만드는 효율뿐만 아니라 공장 생산 단가를 낮추는 제조 기법, 장기간 고장 없이 작동하는 안정성, 소재에 포함된 납 성분이나 용매 유출 등을 막는 친환경 안전 기준이 함께 마련되어야 한다는 지적이다.
이와 함께 태양전지에서 나온 전기를 효율적으로 관리하고 저장할 수 있는 반도체 칩과의 통합 설계 필요성도 강조됐다. 연구가 결실을 맺으면 건물 안의 수많은 센서와 기기들을 배터리 교체 없이 반영구적으로 운용할 수 있게 된다.
심재원 교수는 "실내 태양전지가 실제 산업 현장에서 쓰이려면 기술적 효율뿐 아니라 제조 비용, 환경 규제, 기기 간 통합 문제를 종합적으로 해결해야 한다"며, "이번 연구는 실험실 수준의 성과를 실제 상용 제품으로 연결하기 위한 구체적인 기술 길잡이를 마련했다는 데 의미가 있다"고 밝혔다.
[email protected] 김만기 기자
