8월 과학기술인상에 김윤희 경상대 교수

고효율·고안정성 유기 태양전지용 소재 개발
경상대 삼성디스플레이 OLED센터도 이끌어

[이데일리 김현아 기자]

김윤희 경상대 교수

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 경상국립대학교 화학과 김윤희 교수를 이달의 과학기술인상 8월 수상자로 선정했다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 기여한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

김윤희 교수는 고효율·고안정성의 유기반도체 소재 원천 기술을 개발하여 유기 태양전지 등 차세대 전자소자의 상용화 발판을 마련하고 국가 산업 경쟁력을 강화한 공로를 인정받았다.

태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 어디서든지 빛이 비치는 곳에서 친환경적으로 전기를 생산할 수 있는 전력원이다. 특히 유기 태양전지는 유연하고 투명한 기판에도 제조가 가능하며, 가볍고 휴대가 편리하여 유비쿼터스 환경과 유연 전자기기에 적합한 전력 공급원으로 주목받고 있다.

유기 태양전지의 상용화를 위해선 높은 광전 변환효율과 장기 안정성이 필요하다. 김윤희 교수와 연구팀은 전자 주개 고분자와 저분자 전자 받개 사이를 연결하는 새로운 이량체 비플러렌계 소재를 설계하고 합성하여 이러한 문제를 해결했다.

연구팀은 이량체 비플러렌계 소재를 기반으로 고효율·고안정성의 유기 태양전지 소자를 개발했다. 이 새로운 소자는 18% 이상의 높은 광전 변환 효율과 6,000 시간 이상의 수명 안정성을 유지하여 유기 박막 태양전지의 실용화 가능성을 제시했다. 이러한 연구 결과는 국제학술지인 줄(Joule) 3월호에 게재됐다.

김윤희 교수는 이번 연구를 통해 장기 안정성과 고효율을 동시에 가진 이합체 전자 받개 소재 개발의 새로운 개념을 제시한 데 의의가 있다며, 앞으로 유기태양전지의 상용화를 통해 언제 어디서나 친환경 에너지를 사용할 수 있기를 기대한다고 밝혔다.

김 교수는 경상대 삼성디스플레이 OLED센터를 이끌며 국가 산업 경쟁력 제고에도 기여하고 있다. 연구성과의 실용화, 상용화에도 많은 노력을 기울이는 학자다.

구체적으론 어떤 기술인데?

유기 태양전지의 광활성층은 태양빛을 받아 전자를 만들어 보내는 전자 주개(Donor) 물질과 전자 주개에서 전자를 받는 전자 받개(Acceptor) 물질로 구성된다. 기존 저분자 전자 받개는 효율은 높지만 시간이 지나면 안정성이 감소했으며, 고분자 전자 받개는 박막 안정성은 우수하나 효율이 상대적으로 낮았다.

김윤희 교수 연구팀은 전자 주개 고분자의 일부와 저분자 전자 받개 사이를 연결하는 새로운 이량체 비플러렌계 소재를 설계·합성하여 문제해결의 실마리를 찾았다.

연구팀은 일정한 분자량을 갖는 단분자 소재의 장점과 박막 특성이 안정적인 고분자 소재의 장점을 모두 살린 이량체 비플러렌계 소재를 기반으로 고효율·고안정성 유기 태양전지 소자 개발에 성공했다.

김현아 (chaos@edaily.co.kr)