재료연, "실처럼 뽑아 만든 태양전지로 군사용 배낭 제작 가능"

90도로 1000회 접어도 제성능 발휘…광전효율 기존대비 40% 개선

(지디넷코리아=박희범 기자)고성능 섬유형 태양전지가 처음 개발됐다. 조만간 군사용 배낭이나 옷감으로 활용 가능할 전망이다.

한국재료연구원(KIMS)은 에너지․환경재료연구본부 김재호·송명관 박사 연구팀이 부산대 오진우 교수 및 공주대 최진우 교수와 공동으로 하이브리드 바이오 나노구조체를 개발하고, 이를 이용해 섬유형 태양전지와 섬유형 유기 발광 다이오드를 제작하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

이 태양전지는 섬유처럼 접을 수 있다. 영하 80℃~상온 150℃까지 견딘다.

재료연 김재호 박사, 송명관 박사, 부산대 오진우 교수, 공주대 최진우 교수(사진 왼쪽부터)

하이브리드 바이오 나노구조체를 이용한 전자소자.

김재호 선임연구원은 "실처럼 엮을 수 있어 군용 배낭이나 텐트 제작도 가능하다"며 "밴딩 테스트 결과 90도 각도로 1000회 정도 반복해 접어도 제 성능을 발휘한다"고 설명했다.

연구팀은 기존 섬유형 태양전지 대비 효율도 4.69%에서 6.6%로 크게 개선했다. 광전효율로 따지면 40%, 섬유형 유기 발광 다이오드의 발광효율로 보면 48% 증가한 결과라고 김 연구원은 덧붙였다.

기존 금속나노입자의 보편적인 코팅 방법 중 하나인 ‘스핀코팅’ 방법은 누구나 빠르고 간단하게 박막을 만들 수 있는 장점이 있지만, 금속나노입자를 균일하고 질서정연하게 코팅할 수 없다는 단점이 있다.

연구팀은 이 문제 해결을 위해 금속나노입자를 균일하고 질서정연하게 배치하는 특성을 가진 바이오 물질 ‘M13 박테리오파지’를 합성했다.

M13 박테리오파지는 금속 양이온과 결합하는 활성기를 가져, 모든 금속 양이온을 일정하게 배열하는 특성이 있다. 또 극한 환경에서도 특성이 우수하다. 

김재호 선임연구원은 "현재 3㎜두께로 6㎝정도의 길이를 구현했다. 현재 대면적화 연구를 진행중"이라고 덧붙였다.

하이브리드 바이오 나노구조체 합성과정.

송명관 책임연구원은 “하이브리드 바이오 나노구조체를 활용하면, 전자소자 분야에서 성능향상과 안정성을 함께 증가시킬 수 있다”며 “향후 에너지 생산 및 저장 소재뿐만 아니라, 센서 소재 등 다양한 분야에 적용이 기대된다”고 말했다.

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)