[대한민국 과학자]김진영 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수

“실리콘 태양전지는 두껍고 무겁지만 고분자 이용 태양전지는 얇고 구부릴 수 있어 활용 가능성이 무궁무진합니다. 2~3년 내에 고분자 태양전지를 상용화할 수 있는 연구 성과를 도출하는 것이 목표입니다.”

김진영 UNIST 교수(에너지 및 화학공학부)는 ‘작은 발전소’라 불리는 고분자 태양전지에서 두각을 드러내고 있는 중견 과학자다.

김 교수는 최근 3년간 무려 50여편의 고분자 광전자소자 관련 논문을 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’와 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 등에 게재해 국제적으로 주목을 끌었다. 논문 피인용 횟수는 6800회를 넘었고, 이 같은 성과로 지난 3월 한국연구재단이 선정하는 ‘이달의 과학자상’을 수상했다.

김 교수가 지난해 개발한 고분자 광전자 소자는 고분자 발광다이오드 효율을 기존 대비 200% 이상, 고분자 태양전지 소자 효율은 10% 이상 높일 수 있는 기술이다. 고분자 광전자 소자의 저효율 문제를 극복한 획기적 성과로 평가된다.

고분자 유기물 소자는 무기물인 실리콘 소자보다 제작비가 저렴하고 박막 제작이 가능해 다양한 분야에 응용할 수 있다. 하지만 효율이 낮다는 점이 문제였다.

김 교수는 효율을 높일 수 있는 표면플라즈몬 공명 현상에 필요한 은나노 입자 제조 시간을 자외선을 쬐는 획기적 방법으로 기존 하루에서 20분까지 단축했다.

관련 연구계는 “그동안 발광다이오드나 태양전지 효율을 조금씩 개선한 사례는 있지만 이처럼 고분자를 이용해 발광다이오드와 태양전지의 효율을 동시에 획기적으로 높인 연구 성과는 처음”이라 평가했다.

이어 김 교수는 전자전달 능력이 탁월한 탄소나노입자 위에 자외선을 이용해 표면 공명현상을 발생시키는 은 나노입자를 조사하는 방법으로 나노 복합체도 개발했다. 이 복합체를 액체 상태로 만들어 이용하면 벽에 페인트를 바르듯 전극 위에 코팅하는 방식의 새로운 고분자 발광다이오드와 태양전지를 만들 수 있다.

김 교수는 “이 복합체는 용액공정이 가능하며 추가적인 정제, 분산, 열처리 과정 없이 소자에 바로 적용 가능한 원천기술로 차세대 광전자소자 개발 선도국과의 기술 격차를 크게 줄일 수 있다”며 “고분자를 이용한 발광다이오드나 태양전지 상용화에 가장 큰 걸림돌인 저효율 문제를 극복해 상용화의 발판을 마련한 것에 의미가 있다”고 설명했다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com