[창원=쿠키뉴스] 강종효 기자 = 국내 연구진이 햇빛을 이용해 전기를 생산하고 이와 함께 빛의 밝기를 조절하는 스마트 창호형 유기계 기능성 필름을 개발하는데 성공했다.
한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 에너지전자재료연구실 김소연, 임동찬 박사 연구팀은 국내 최초로 유기물 기반의 스마트 창호 필름을 개발했다.
해당 기술은 유기태양전지의 효율과 투명도를 개선하고, 대면적 유연 모듈화는 물론 전기변색 필름과의 융합화 후에도 우수한 성능을 나타내는 것을 확인했다.
스마트 창호(smart window)는 상황에 따라 색을 변화시켜 밝기를 조절함으로써 건물의 에너지 손실을 줄일 수 있다.
하지만 기존의 스마트 창호 기술은 무기물을 기반으로 제작돼 고온공정을 필요로 하거나 유연성 측면에서 문제를 보였다.
연구팀은 유기물을 기반으로 높은 성능을 갖는 태양전지와 전기변색 소자의 제작을 통해 이 문제를 해결했다.
연구팀은 전자수송층과 광활성층 사이에 유기분자를 도입해 고효율 유기태양전지를 제작했다.
이를 통해 전자수송층과 광활성층 사이의 계면 접합 측면에서 특성을 높여 향상된 유연성을 얻고 대면적 소자화에서도 좋은 성능을 얻을 수 있었다.
특히 해당 기술을 통해 전기 생산은 물론 태양전지의 전기에너지로 스스로 빛의 밝기를 조절하도록 하는 유기계 전기변색-태양전지 융합 모듈을 제작하는 데 성공했다.
스마트 창호의 시장 규모는 2023년 기준 약 823억 달러(약 94조원)에 이를 것으로 예측되며 정부의 탄소중립 및 그린뉴딜 정책으로 시장전망이 밝은 편이다.
이 기술이 적용된 스마트 창호는 기존 건축물뿐만 아니라 곡률이 있는 곳에도 적용할 수 있어 향후 자동차, 항공기 등과 같은 다양한 시장으로의 확대도 가능할 것으로 전망 된다.
연구책임자인 김소연 선임연구원은 "이번 연구는 유기물을 기반으로 고성능의 태양전지와 전기변색 소자를 융합해 스마트 창호 시장의 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 큰 의미가 있다"고 말했다.
이번 연구성과는 과학기술정보통신부 소재혁신선도프로젝트사업 및 산업통상자원부 에너지기술개발사업의 지원으로 수행됐으며 2021년 산업통상자원부 스마트 특성화 기반구축사업을 통해 양산화 기술 개발 및 관련기업 지원에 나설 예정이다.
◆한국재료연구원-서울대, 소재 콜로키움 시즌1 소통의 날 개최
한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환)이 지난 2월부터 시작한 서울대학교와의 소재 콜로키움 시즌1을 마무리하고, 6일 소통의 날을 개최해 양 기관 간 토론과 공동연구 방향에 대한 기대로 내년을 기약했다.
재료연과 서울대 재료공학부(4단계 BK21사업 창의인재 재료교육연구단)가 함께 시작한 ‘소재 콜로키움’은 소재·부품·장비 국산화를 비롯해 4차 산업혁명과 머테리얼즈 4.0(Materials 4.0)에 대응하기 위해 국내를 대표하는 소재 분야 우수 두뇌들이 협력해 상호 기술 정보 공유는 물론 자유로운 토론의 장을 마련 및 향후 공동연구 방향 등을 제시하기 위해 마련됐다.
소재 콜로키움은 2021년부터 2023년까지 연 1회 시즌제로 운영하며 올해는 ‘구조금속재료 분야’를 주제로 지난 2월부터 6월까지 열띤 토론을 진행해왔다.
다음 시즌에는 ‘분말세라믹/재료분석평가 분야’와 ‘에너지/기능소재부품 분야’를 주제로 토론과 연구방향 찾기에 나설 계획이다.
