[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 기존 태양광 발전 효율을 상당부분 유지하면서도 다양한 색감을 넣을 수 있는 발전용 유리가 개발됐다.

한국기계연구원은 다양한 색감을 가지면서 오염에도 강한 고부가가치 컬러 유리를 만들 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 건물 일체형 태양광 발전시스템(BIPV·Building- integrated Photovoltaics)의 상용화를 앞당길 것이라는 게 기계연의 전망이다.

한국기계연구원 나노융합장비연구부 임현의 부장(왼쪽)과 박승철 책임연구원(가운데), 여선주 선임연구원(오른쪽)이 자기 세정 기능을 갖는 컬러유리를 들어보이고 있다. [자료=한국기계연구원] 2021.11.04 biggerthanseoul@newspim.com

기계연 나노융합장비연구부 임현의 부장과 박승철 책임연구원, 여선주 선임연구원 연구팀은 유리 표면에 고기능성 나노소재인 금속과 실리카 나노입자를 코팅해 다양한 색상에 자기 세정 기능까지 갖춘 유리를 만드는 데 성공했다.

연구팀은 금속나노입자의 플라즈모닉 효과를 이용해 기존 색 유리 보다 내구성이 강한 빨강, 파랑, 노랑 등 모두 8가지 색상의 컬러 유리를 제작했다. 나노입자의 농도와 코팅 두께에 따라 투과율도 조절할 수 있다. 또한, 유리 표면에 친환경 소재의 발수 실리카입자를 나노구조로 코팅해 오염물을 튕겨내는 자기 세정 기능도 갖췄다.

연구팀은 자기 세정 컬러유리로 만든 3㎾급 태양전지 모듈을 건물 외벽에  설치하고 1년간 시험평가를 실시했다. 운영 결과 기존 태양광 모듈 에너지 효율의 80% 수준에 달하는 안정적인 효율을 얻을 수 있다는 결과도 얻었다. 현재 상용화된 태양전지에 근접한 효율은 물론 심미성과 자기 세정력을 바탕으로 한 내구성까지 확보한 것이다.

나노입자 합성의 원천 기술뿐만 아니라 이를 1㎡급으로 균일하게 코팅할 수 있는 장비도 개발했다. 나노입자의 균일한 대면적 코팅이 가능한 장비로 유리 뿐 아니라 필름에도 적용할 수 있다.

현재 태양광 발전 패널은 주로 검푸른 유리로 만든다. 일부 컬러로 제작된 모듈도 있지만 컬러를 구현하기 위해 염료를 써서 안정성이 떨어진다. 또 금속 증착 방식으로 특정 기업이 기술을 독점하고 있어 활용에 제약도 있다.

임현의 부장은 "이번에 개발한 고부가가치 컬러 유리 제조 기술은 발수 실리카 나노입자의 합성에 관한 원천 기술을 확보해 컬러 유리 제조부터 자기 세정 컬러 필름, 초발수 페인트 제조 등 다양한 분야에 응용할 수 있다"며 "친환경 나노기술을 활용한 태양전지가 건축 유리나 외장재에 활용돼 우리의 생활을 지속가능한 방향으로 만들어가는 데 도움이 되길 바란다"고 강조했다.

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