태양전지를 옷감처럼 만들어 군복이나 텐트 등에 적용할 수 있는 기술이 국내 최초로 개발됐다. 최근 각광을 받고 있는 웨어러블 기기에 필요한 전력 공급원으로 쓰일 수 있어 주목된다.
한국전기연구원은 최근 나노융합기술연구센터 차승일·이동윤 박사팀이 차세대 태양전지 기술의 하나인 직조형 염료감응 태양전지(DSSC)를 개발하는데 성공했다고 21일 밝혔다.
이번에 개발된 직조형 태양전지는 염료감응형 태양전지 기술을 기반으로 한다. 연구팀은 금속과 세라믹 섬유를 이용해 태양전지의 전극(음극과 양극) 구조를 옷감처럼 직조공정을 통해 베틀(직조기)로 짜내고, 스크린 프린팅의 공정으로 광전극과 염료를 프린팅함으로써 옷감 형태의 태양전지를 완성했다.
직조형 태양전지는 옷감처럼 유연하고 부드러우며, 옷감과 마찬가지로 재봉과 재단이 가능하다. 또한 사용 환경과 응용 대상에 따라서 여러 가지 무늬를 넣을 수도 있다. 특히 기존의 면, 실크, 펠트 등의 천에 직조 공정으로 제조된 전극을 재봉해 부착하거나, 기존 옷감을 제조할 때 태양전지를 삽입할 수 있고, 직조로만 제작하는 등 다양한 형태로 만들 수 있어 응용 범위와 가능성도 높다.
개발된 기술은 IT 기반 웨어러블 기기에서 활용 폭이 넓다. 현재 웨어러블 기기는 대개 구글글라스 등 안경이나 삼성 기어 등 시계의 형태를 취하고 있는데, 안경밴드나 시계줄 등에 이 기술을 적용해 기기 전원으로 활용할 수 있기 때문이다.
군사용 적용 가능성도 높다. 미래 전장에서는 군사용 휴대용 초경량 전지와 더불어 작전 지역 현장에서 직접 전투나 장거리 이동, 극한 환경에서의 생존 등에 필요한 전기를 현장에서 직접 만들어 써야 한다. 이 때 군용막사, 전투용 배낭, 군모 등에 직조형 유연태양전지 기술을 적용하면 작전 수행에 필요한 전기를 얻을 수 있다.
캠핑이나 등산, 커텐 등에 접목하면 야외와 가정에서도 유용하게 쓰일 수 있다.
특히 이번에 개발된 태양전지는 광전변환효율 5%대에 도달하는 등 상용화도 이른 시간내 가능할 전망이다.
차승일 한국전기연구원 선임연구원은 “이번 개발은 직조 구조를 제대로 활용한 태양전지로는 세계최초의 개발성과"라며 "아직까지 밀봉 기술, 전해질 기술, 효율 최적화 기술 등 상품화까지 해결해야 할 과제가 남아있지만 가장 핵심인 직조 태양전지 구조 개발에 성공했기 때문에 남아 있는 기술적 문제는 응용 범위와 연계하여 개발해 나갈 예정”이라고 말했다.
차 선임연구원은 이어 “우선은 레저나 군사용으로 응용이 가능할 것으로 보이며, 웨어러블 시장이 본격적으로 형성되고 있고, 건물일체형 태양전지의 요구도 증가하고 있어 다양한 분야에서 응용할 수 있을 것으로 판단된다”고 덧붙였다.
한편 이 기술은 한국에너지기술평가원의 신재생에너지핵심원천기술개발 사업의 지원으로 개발됐으며, 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 6월 24일자에 소개됐다.
