실내조명만을 이용한 전력 생산이 가능해질 것으로 보인다.

3일 동국대(총장 한태식) 전자전기공학부 심재원 교수, 융합에너지신소재공학과 이재준 교수, 국립 경상대학교 전기공학과 김혁 교수, 경북대학교 배진혁 교수, 한국생산기술연구원 (이하 생기원) 대구경북지역본부 이수웅 박사가 이끄는 공동 연구팀은 실내조명을 이용해 전력을 생산하는 핵심기술을 개발했다고 밝혔다. 

이 기술은 유기반도체(Organic Semiconductor)의 뛰어난 광흡수특성을 활용해 실내조명과 같이 약한 빛의 세기에서 전기를 생산하는 것으로, 해당 분야 학술지인 ‘다이 & 피그먼트(Dyes and Pigments, 인용지수 : 3.767, 인용순위 ’JCR, Journal Scitation Reports‘ 분과 2위, 상위 8.3% 의 해당분야 최고 권위지)’ 1일자 학회지에 실렸다.

이 기술의 선행연구는 지난 9월 해당분야 학술지인 ‘태양 에너지 물질과 태양전지(Solar Energy Materials and Solar Cells, 인용지수 : 5.018)’에 게재된 바 있다.

태양전지는 현재 신재생에너지 생산원으로 주목받고 있으며, 대부분 실외환경에서 사용되고 있다.

전력을 생산하기 위해서는 특정 세기 이상의 빛이 필요하기 때문에 실내조명 수준의 빛으로는 전력생산이 어렵다는 문제점이 지적돼 왔다.      

기존 태양전지에 사용되는 실리콘 재료는 광흡수능력이 상대적으로 낮아 밝은 날 야외에서의 태양광 세기(약 100,000 lx 수준)에서는 잘 작동하지만, 흐린 날이나 실내조명과 같이 약한 빛 세기(약 2,000 lx 이하)에서는 전기 생산이 어렵다는 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위해 공동연구팀은 광흡수특성이 우수한 유기반도체를 활용해 실내조명 중 가장 약한 스탠드 LED(200 lx)에서도 전력생산이 가능한 기술을 고안해냈다. 

광학 시뮬레이션 기술을 이용해 태양전지의 광흡수 특성이 극대화되는 구조로 설계했으며, 이에 따른 최적의 광흡수층 두께 및 태양전지의 최고 효율 획득이 가능하도록 했다. 이를 통해 24시간 상시전원으로 활용 가능한 친환경 전력공급원을 개발할 수 있게 됐다. 

동국대 심재원 교수와 공동연구팀은 “사물인터넷, 인공지능, 스마트 홈 등 첨단기술의 핵심부품으로 센서에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 반면, 센서 전원에 대한 연구는 미흡한 상황”이라면서 “이번 기술개발로 미래 기술의 핵심부품으로 주목받고 있는 센서의 전원문제를 해결해 스마트 센서 기술이 더욱 폭넓게 사용됨으로써 그 수요에 부응할 수 있을 것”이라고 설명했다.

[스타트업4=임효정 기자]