스킵네비게이션

그림 1 국민대학교 이현정교수 연구팀이 제작한 광결정 기반 광전극을 이용한 태양전지사진

○ 연구배경

- 인류 문명은 ‘소재’에 따라 진화해왔다. 석기, 청동기, 철기 등 소재를 활용하면서 인류 역사는 발전했고 현대 사회는 플라스틱, 실리콘 등의 소재가 생활 전반에 영향을 끼치고 있다. 특히 소재별 장점을 결합한 복합소재는 효율성을 높일 수 있어 새로운 제조기술로 개발된 ‘신소재’는 미래 산업의 핵심 요소로 부각된다. 본 연구팀에서는 현재 유기재료, 무기재료, 복합재료를 이용한 신소재를 연구·개발하고 있으며, 태양광, 폐열 등을 통해 친환경 에너지를 생산할 수 있는 소재 개발에 집중하여, 화석 연료 이용에 따른 환경오염을 막고 친환경 에너지를 생산할 수 있는 신소재를 연구 중이다.

- 태양빛 또는 열을 통해 전기 에너지를 생산할 수 있는 신소재는 그동안 많은 연구가 진행돼 왔다. 온도차이로부터 전기에너지를 생산하는 열전소자의 경우 비금속 무기질 고체재료인 세라믹 소재로 개발되어 왔으나, 이는 물리적 충격에 약하고 산화안정성이 낮은 무기계 열전소재에 집중되어 있어, 최근 유연성소재를 이용한 새로운 형태의 열전소자가 요구되고 있다. 빛을 전기에너지로 바꾸는 태양전지는 많은 태양 에너지를 흡수하여 효율적으로 전기에너지로 변환하기 위해 전지효율을 높이기 위한 소재 및 소자제작에 대한 연구가 활발하게 이루어 지고 있다.

○ 강연 소개

- 신재생에너지(new & renewable energy)란 석유ㆍ석탄ㆍ원자력ㆍ천연가스 등의 화석연료를 대체하는 새로운 에너지원을 의미하는 것으로, 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하는 재생가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 말하며, 신재생에너지는 신에너지와 재생에너지를 합해서 지칭하는 용어로 수소, 연료전지, 석탄액화가스 등 3종의 신에너지와 태양열, 태양광, 바이오에너지, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물 등 8종의 재생에너지가 포함되어 있다. 본 강연에서는 이러한 신재생에너지중에서 햇빛과 열을 이용하여 전기에너지로 변환/저장하는 새로운 전기에너지원에 대하여 다루고자 한다.

○ 연구팀 및 연구 소개

- 국민대 신소재공학부 이현정 교수 연구팀은 2009년부터 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 기후변화대응 기술개발사업 (과제 책임자 : 이현정 교수, 연구기간 : 2009년 9월 ~2015년 9월)의 지원을 받아 광결정 기반의 염료감응태양전지 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 이러한 연구사업의 결과로 현재 선두국가에 거의 근접하는 뛰어난 연구결과를 선보이고 있다. 또한, 본 연구팀은 2017년부터 과학기술정보통신부에서 지원하는 중견연구지원사업 (과제 책임자 : 이현정교수, 연구기간:2017년 3월~2021년 2월)의 지원을 받아 최근 유기물을 이용한 열전소자 연구를 병행하여, 빛과 열을 이용하여 새로운 에너지 소자 연구개발에 주력하고 있다. 이현정 교수는 태양 및 열에너지 관련하여 현재 국내외 단체의 여러 중임을 맡고 있는 등 유기재료 및 복합재료를 기반으로 하는 에너지 소자 연구에 활발한 연구활동을 보이고 있다. 염료감응 태양전지는 산화환원 전해질로 구성되어 있으며, 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양광을 받아 전자를 냄으로써 전기를 생산하는 전지이다. 실리콘 (Si) 태양전지에 비해 효율을 다소 낮으나 생산단가가 낮고 안정성이 높으며, 유연성 및 투명성에 의해 창문이나 신체착용 용도로 사용이 가능한 장점이 있다. 최근 수많은 연구와 실험을 통해 성능이 많이 개선되었고, 단점도 보완되었다. 또한 자동차 및 가정에서 버려지는 폐열을 이용하여 전기에너지로 전환하고자 이러한 신재생에너지 기술개발은 국내외적으로 높은 관심 대상이며 향후 발전 가능성이 큰 미래형 에너지 대체기술로 각광받고 있다.