[에듀플러스]고려대, 시간·날씨 영향 없이 전기 생산한다… 24시간 발전 '투명 태양광 창호 기술' 개발

(왼쪽부터) 고려대 에너지환경대학원(그린스쿨) 전용석 교수(교신저자), 한국항공대학교 신명훈 교수(교신저자), KIST 나노포토닉시스템연구센터 고형덕 박사(교신저자)(사진=고려대)

고려대학교는 전용석 융합에너지공학과 겸 에너지환경대학원(그린스쿨) 교수 연구팀이 한국항공대, 한국과학기술연구원(KIST) 연구팀과 창문처럼 투명함을 유지하면서 낮에는 햇빛, 밤에는 실내등으로 24시간 전력을 생산할 수 있는 '투명 태양광 창호 기술'을 개발했다고 17일 밝혔다.

본 연구 성과는 에너지 분야의 세계적 국제 학술지인 'Joule(IF=35.4)' 온라인에 11월 21일 게재됐으며, 17일 정식 출판됐다.

기존 투명 태양전지는 투명도를 높이면 전기 발전 효율이 떨어지고, 효율을 높이면 투명도가 낮아지는 모순이 있었다. 박막 태양전지는 빛을 흡수하는 과정에서 빛의 색상이 왜곡돼 창호형 건물 일체형 태양광(BIPV)으로 적용하기에 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 특정 파장의 빛만 반사하고 나머지는 투과시키는 광학필름인 분산 브래그 반사경(DBR)과 양면수광형 실리콘 태양전지를 결합한 새로운 구조를 설계했다. 이 구조는 눈에 보이는 가시광선은 그대로 통과하고 눈에 보이지 않는 근적외선만 선택적으로 반사해 태양전지로 보낸다. 이를 통해 창문처럼 밝은 투명도를 유지하면서도 발전 효율을 높일 수 있도록 했다.

또한 양면 태양전지의 특성을 활용해 낮에는 햇빛, 밤에는 LED와 형광등 등 실내 조명빛을 흡수해 전기를 생산하는 '24시간 발전 시스템'을 구현했다. 이는 시간·날씨 변화에도 안정적으로 전력을 확보할 수 있어 기존과 차별화된 성능을 구현했다.

연구팀이 개발한 태양광 창호 모듈은 높은 발전 효율을 기록하는 동시에 75.6%의 빛 투과율로 실제 창문과 유사한 밝기를 확보했다. 또한 창문을 통해 들어오는 빛의 색을 얼마나 정확하게 재현하는지 나타내는 연색지수 역시 93.8%로 기존 투명 태양전지의 문제였던 '색 왜곡 현상'까지 해결했다.

전용석 교수는 “이번 성과는 창호의 투명성을 유지하면서 눈에 보이지 않는 적외선과 실내 조명까지 에너지로 활용할 수 있음을 입증한 것”이라며 “향후 제로에너지 빌딩과 전기차 창호 등 다양한 산업 분야에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

본 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행됐다.

권미현 기자 mhkwon@etnews.com