스스로 전기에너지를 만들고 빛 밝기도 조절할 수 있는 창호형 스마트 필름이 개발됐다.
한국재료연구원(KIMS·원장 이정환)은 김소연·임동찬 에너지전자재료연구실 연구팀이 국내 처음으로 '유기물 기반 스마트 창호 필름'을 개발했다고 6일 밝혔다.
유기태양전지 효율과 투명도를 개선해 만든 '유기물 기반 스마트 창호 필름'은 대면적 유연 모듈화가 쉽고 기존 전기 변색 필름과 융합하면 더 우수한 성능을 나타냈다.
스마트 창호는 색을 달리하는 방식으로 내부 밝기를 조절해 에너지 손실을 줄일 수 있는 기술이다. 기존 스마트 창호 기술은 무기물로 제작해 고온 공정이 필요하고 유연 기능 측면에서도 문제가 있었다.
연구팀은 유기물을 기반으로 고성능 전기 변색 소자와 태양전지 셀을 개발해 이 같은 문제를 해결했다.
전자 수송층과 광활성층 사이에 유기분자를 도입해 고효율 유기태양전지를 제작했다. 전자 수송층과 광활성층 사이 계면 접합 특성을 이용해 유연성과 대면적 소자화 성능을 확보했다. 이어 전기에너지 생산은 물론 생산한 전기에너지로 빛의 밝기를 자가 조절하는 유기계 전기 변색-태양전지 융합 모듈 제작에 성공했다.
연구팀이 개발한 스마트 창호는 기존 건축물은 물론 곡면 건축물에도 적용할 수 있어 향후 자동차, 항공기 등 다양한 분야로 확대할 수 있다.
김소연 선임연구원은 “유기물 기반 고성능 태양전지와 전기 변색 소자를 융합해 스마트 창호 개발과 상용화에 새로운 방향을 제시했다”며 “유기태양전지와 전기 변색 소자뿐만 아니라 사물인터넷(IoT) 센서와 융합하면 스마트시티 활성화에도 크게 기여할 수 있을 것”이라 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 소재혁신선도프로젝트사업, 산업통상자원부 에너지기술개발사업 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 네이처 자매지 '커뮤니케이션 머티리얼즈'와 '어드밴스드 사이언스', '케미칼 엔지니어링 저널'에 실렸다. 연구팀은 산업통상자원부 2021년 스마트 특성화 기반구축사업으로 양산화 기술 개발과 관련 기업 지원에 나설 계획이다.
한편, 스마트창호의 시장 규모는 오는 2023년 약 823억 달러(약 94조원)에 이를 것으로 추정된다. 정부의 탄소중립 및 그린뉴딜 정책으로 국내 시장 전망도 매우 밝다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
