전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

ETRI, 무지개 색깔로 변하는 태양전지 개발

기사입력 : 2020년06월25일 10:48

최종수정 : 2020년06월25일 10:48

무독성 아연 활용, 박막 두께 조절해 다양 색상 구현
세계 최초로 태양 전지 변환 효율 향상 메커니즘도 규명

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내 연구진이 도심 환경에 아름다움을 더해줄 컬러 태양전지 구현에 성공했다. 이로써 '태양전지'의 다채로운 활용이 가능할 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 기존의 어두운 색을 띠는 태양전지에 추가 공정이나 비용 없이 다양한 색상구현이 가능한 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 개발에 성공했다고 25일 밝혔다. 또한, 광펌핑 테라헤르츠 분광법을 이용해 효율 향상 메커니즘을 세계 최초로 설명할 수 있었다고 전했다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = ETRI 연구진이 CIGS 증착 장비로 박막 태양전지 공정을 모니터링하고 있는 모습. (왼쪽부터 정용덕 책임연구원, 이우정 선임연구원). [제공=ETRI] 2020.06.25 swiss2pac@newspim.com

연구결과는 세계 최고 수준의 에너지 분야 국제 학술지인 '나노 에너지(Nano Energy)'와 '프로그레스 인 포토볼태익스(Progress in Photovoltaics)'에 각각 게재돼 기술의 우수성을 입증했다. CIGS 박막 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 데 사용되는 차세대 태양전지로 유리기판 등에 CIGS를 얇은 막으로 쌓아 올려 제작된다.

비 실리콘 계열 태양전지 중에서 높은 광 흡수율을 가져 에너지 변환 효율이 가장 뛰어나고 안정성이 좋다는 장점이 있다. 또한, 실리콘 계열 태양전지에 비해 원자재 소비가 적으며 공정 비용과 재료비용도 저렴하다.

하지만 유해 중금속인 카드뮴을 함유한 소재를 완충층으로 사용하기 때문에 상용화가 어렵다는 단점이 있었다.

이때 ETRI 연구진이 황화카드뮴(CdS)의 대체재로 인체에 무해한 아연(Zn) 함유 소재를 이용하여 약 18% 수준의 유사한 변환효율을 내는 데 성공함으로써 이러한 한계는 일부 해소될 전망이다. 더불어 추가 공정이나 비용 없이 태양전지에 보라, 녹색, 청색 등 7가지 이상의 색깔을 구현해낼 수 있어 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 평가다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = ETRI 연구진이 개발한 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 사진. [제공=ETRI] 2020.06.25 swiss2pac@newspim.com

연구진은 물 위에 떠 있는 기름띠가 무지개색으로 보이는 빛의 간섭 현상에 착안해 박막 구성층 두께를 조절함으로써 여러 색깔을 구현하는데 성공했다고 설명했다. 연구진이 구현한 박막 태양전지의 두께는 3㎛에 불과하며 유리기판 뿐만 아니라 유연기판에 코팅도 가능하다. 구부리거나 접을 수 있는 형태로 제작할 수 있어 건물 유리창에 부착하는 등 차세대 친환경 에너지원으로 쓰임새가 다양해질 전망이다.

아울러 연구진은 새로운 분석법으로 태양전지 효율 향상 메커니즘을 규명하는 데도 성공했다. 그동안 학계는 태양전지가 태양 빛에 장시간 노출될수록 변환효율이 증가하는 현상의 원인을 정확하게 규명하지 못한 상태였다. 이때 연구진이 광펌핑 테라헤르츠 분광법을 이용하여 광펌핑 후 여기된 태양전지 내 전하의 움직임을 측정한 끝에 시상수를 도출해내면서 효율이 향상되는 직접적인 원리를 세계 최초로 설명했다.

ETRI가 새로운 분석법을 개발하면서 친환경 고효율 태양전지 제작 기술력을 한층 더 높일 수 있는 가능성을 제시한 셈이다.

장용덕 연구책임자인 책임연구원은"본 기술로 컬러가 구현된 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야를 창출해 도시형 태양광 발전에 기여할 수 있을 것이다"고 말했다.

연구진은 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 제조 기술을 태양광 모듈이나 도심형 건축물 건자재 및 이동체나 휴대용 기기 등에 적용하기 위한 비즈니스 모델 개발 및 상용화 지원 절차를 진행할 계획이다.

아울러 친환경 색상 구현기술을 유연기판에 적용해 가벼우면서도 심미성이 뛰어난 고효율 태양전지를 개발할 계획이다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = CIGS 박막 태양전지에 적용된 무독성 아연 완충층 상세 구조도. [제공=ETRI] 2020.06.25 swiss2pac@newspim.com

강성원 ETRI ICT창의연구소장은 "전력의 수요-공급이 불균형한 현대 사회에서 차세대 신재생 에너지원을 확보하는 일이 매우 중요해졌다"면서 "미래사회를 대비하기 위한 박막 태양전지 기술 개발을 선도하고 친환경 미래 에너지원 확보에 기여할 것이다"고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부 '도심 분산전원용 고성능 플렉서블 무기박막 태양전지 원천기술 개발'과제 내의 '무독성 버퍼층을 갖는 다색 플렉서블 박막 태양전지 기술 개발'과제의 일환으로 수행됐다.

ETRI 반도체·디스플레이 원천기술을 기반으로 KAIST, 연세대, 포스텍이 연구에 도움을 줬다. 논문 1저자는 조대형 선임연구원과 이우정 선임연구원이며 교신저자는 정용덕 책임연구원이다.

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
화성 리튬전지공장 화재 사망 22명·8명 부상...연락두절 1명 수색 중 [화성=뉴스핌] 박승봉 기자 = 24일 경기 화성시 서신면의 일차전지 제조 공장 화재로 22명이 숨졌고 8명이 부상을 당했다. 하지만 아직 1명이 연락되지 않아 수색작업을 진행하고 있다. 24일 오전 10시 31분경 경기 화성시 서신면에 있는 일차전지 제조 공장에서 화재가 발생했다. [사진=경기도소방재난본부] 소방당국 등은 이날 오후 6시24분 현장 브리핑을 통해 현재 사망자 22명, 중상자 2명, 경상자 6명 등 총 30명의 인명피해가 발생했다고 밝혔다. 또 회사 관계자가 1명이 연락되지 않아 내부 수색 작업을 하고 있다.  사망자 22명 중 한국인이 2명, 외국인 근로자가 20명으로 파악됐다.  소방당국은 유해화학물질(리튬) 취급 공장에서 화재가 났다는 신고를 접수하고 다수의 인명피해와 연소 확대를 우려해 이날 오전 10시 51분 선제적으로 대응 2단계를 발령했다. 진화작업에는 인력 201명과 지휘차 등 장비 71대를 투입했다. 화재가 발생한 해당 공장은 3층짜리 철근콘크리트 구조물 11개 동이 있으며, 연면적은 5530㎡이다. 김진영 화성소방서 재난예방과장은 이날 브리핑에서 "최초 사망자 1명을 포함해 21명의 시신을 수습해 총 22명의 사망자가 발생했다"며 "대부분의 시신은 아리셀 작업동인 3동 2층에서 대부분 발견됐으며, 회사 관계자가 1명이 연락되지 않는다고 말해 건물 내부에 대한 수색작업을 진행할 예정"이라고 밝혔다.  화재발생 소식을 접한 후 즉각 현장으로 출발한 김동연 경기도지사는 이날 낮 12시 35분경 화재 현장에 도착해 진압 상황을 살폈다. 김 지사는 "가용자원을 총동원해 조속하게 화재를 진압하고 유해가스 발생을 최소화해 달라"면서 "인명구조에 최선을 다하는 것은 물론 현장에서 활동 중인 소방대원들의 안전에도 만전을 기해달라"고 강조했다. 김 지사는 이날 경기도에도 사고 수습과 사후 관리를 위한 준비를 지시했다. 1141world@newspim.com 2024-06-24 18:53
사진
의협, '무기한 전면 휴진' 에둘러 철회 [서울=뉴스핌] 노연경 조준경 기자 = 대한의사협회(의협)가 오는 27일 진행 가능성을 예고한 의료계 무기한 전면 휴진을 사실상 철회했다. 의협은 24일 보도자료를 통해 "27일부터 연세대학교 의료원 소속 교수님들의 휴진이 시작된다. 결정을 지지하고, 존중한다"면서, "모든 직역의 의사들이 각자의 준비를 마치는 대로 휴진 투쟁에 동참해나갈 것이다. 이후의 투쟁은 29일 올특위 2차 회의의 결정대로 진행할 것"이라고 안내했다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 대한의사협회가 집단휴진에 돌입한 18일 오후 서울 영등포구 여의대로에서 열린 의료농단 저지 전국 의사 총궐기대회에서 임현택 의협 회장이 대회사를 하고 있다. 2024.06.18 mironj19@newspim.com 사실상 27일 의료계 전면 무기한 휴진을 에둘러서 철회시킨 것으로 풀이된다. 임현택 의협회장이 지난 18일 진행한 의료계 총궐기대회 폐회사에서 무기한 휴진을 처음 언급했다. 임 회장은 당시 "의사들의 정당한 요구를 정부가 받아들이지 않을 경우 27일부터 무기한 휴진에 들어갈 것"이라고 말했다. 이에 앞서 다른 의료계 주요 인사들도 전체 무기한 전면 휴진에 대해 회의적인 반응을 내비쳤다. 24일 뉴스핌이 시도의사회를 통해 확인한 결과 주요 시도의사회 회장들은 의협의 무기한 휴진에 동참하지 않는 것으로 가닥을 잡았다. 임 회장의 무기한 휴진 언급 직후부터 의료계 내부에선 항의 목소리가 나왔다. 협의되지 않은 내용을 임 회장이 공개적으로 말했다는 이유에서다. 특히 각 지역 개원가를 대표하는 시도의회장들이 "전혀 합의되지 않은 내용"이라며 "개원의의 무기한 휴진은 불가능하다"고 선을 그었다. 이동욱 경기도의사회장은 임 회장 발언 다음날인 19일 입장문을 통해 "저를 포함한 16개 광역시도 회장들도 임현택 의협회장이 여의도 집회에서 무기한 휴진을 발표할 때 처음 들었다"며 "회원들이 황당해하고 우려하는 건 임 회장의 회무에서 의사 결정의 민주적 정당성과 절차적 적절성이 전혀 지켜지지 않는다는 것"이라고 공개 비판하기도 했다. 이날까지도 각 시도의사회장들의 절차를 따르지 않은 무기한 휴진 반대 입장에는 변화가 없다. 황규석 서울시의사회장은 "무기한 휴진은 못하는 게 기정사실"이라며 "만약 사전에 협의가 됐다면 따랐겠지만, 아직까지도 협의된 내용이 없다"고 강조했다. 이어 전국시도의사회장단협의회 차원에서도 무기한 휴진 진행 관련 우려를 전달했다며 "(우려를 전달한 이후) 추가 논의된 게 없으니 진행해선 안 된다. 진행해도 따르지 않을 것"이라고 내다봤다. 이와 관련해 김택우 전국광역시도의사회장협의회 회장은 지난 21일 임 회장을 만나 16개 시도의사회 회장들의 우려를 전달했다고 밝히며 "무기한 휴진은 철회가 될 것으로 보고 있다"고 말했다. 김 회장은 의료계 내부의 임 회장 비판에 대해 "민주주의 사회에서 개인 의견을 표출할 수 있듯이 각 시도의사회장들이 자기 의견을 얼마든지 말할 수 있는 것"이라며 "협회장의 독단 행보에 대한 불만 의견이 나온 것으로 본다"고 설명했다. 임 회장이 주도한 첫 파업도 이전에 의협이 주도한 휴진보다 저조한 참여율을 보였다. 18일 당일 병원 문을 닫은 개원의는 14.9%에 그쳤다. 이는 2020년 집단 휴진 첫날 휴진율(32.6%) 절반에도 미치지 못하는 수치다. 김 회장은 "아마 의협 집행부에서 오늘 내일 중으로 27일 전면 무기한 휴진을 에둘러서 철회하는 성명이 나올 것으로 보인다"고 전망하기도 했다.   [서울=뉴스핌] 최지환 기자 = 서울대학교병원이 지난 17일부터 돌입했던 무기한 휴진을 중단한 24일 오전 서울 종로구 서울대학교병원에서 의료진이 이동하고 있다. 2024.06.24 choipix16@newspim.com 한편 당초 지난 17일부터 무기한 휴진을 개시했던 서울대학교 병원은 이날부로 다시 정상 진료를 시작했다. 서울의대·서울대학교병원 교수협의회 비상대책위원회(서울의대 비대위)는 지난 21일 교수진 투표를 거쳐 '지속 가능한 방식의 저항'으로 전환해야 한다며 이 같은 결정을 내렸다. 전체 투표 응답자 948명 중 698명(73.6%)이 휴진 중단을 선택했고, 휴진을 지속해야 한다는 강경 의견은 20.3%(192명)에 불과해 대학병원 봉직의들도 의료계 무기한 휴진에 대해서는 회의적인 여론이 다수이다. 의협은 지속적으로 정부를 향해 ▲의대정원 증원안 재논의 ▲필수의료 정책패키지의 쟁점 사안을 수정·보완 ▲전공의, 의대생 관련 모든 행정명령 및 처분을 즉각 소급 취소하고 사법처리 위협 중단 3대 요구안을 대화 조건으로 제시 중이다. 그러나 지난 22일 첫 회의를 개최한 '올바른 의료를 위한 특별위원회(올특위)'는 보도자료를 통해 "형식, 의제에 구애 없이 대화가 가능하다는 20일 정부 입장을 환영하며, 2025년 정원을 포함한 의정협의에 참여할 의사가 있다"며 "다음주(26일)로 예정된 국회 청문회 등 논의과정과 정부의 태도변화를 지켜보겠다"고 다소 전향적인 자세를 내보였다. calebcao@newspim.com 2024-06-24 15:32
안다쇼핑
Top으로 이동