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“충전 걱정 마세요”-태양전지와 배터리가 한 몸에

중앙일보 2017.04.04 17:06
 태양전지와 배터리가 한 몸으로 돼 충전 걱정이 없는 에너지 소자가 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 에너지및화학공학부 이상영ㆍ서관용 교수팀이 전기 생산과 저장이 동시에 가능한 ‘태양전지-배터리 일체형 모바일 전원’을 개발했다고 4일 발표했다. 고효율 결정질 실리콘 태양전지 모듈 위에 고체형 리튬이온 배터리를 박막으로 프린트한 소자로, 현재까지 보고된 일체형 에너지 소자 가운데 최고 수준의 광충전 효율(7.61%)을 구현했다.  
이 교수팀이 만든 태양전지-배터리 일체형 에너지 소자는 신용카드 안에 삽입할 정도로 얇으며, 장착한 발광다이오드(LED)도 켤 수 있어 휴대용 전원으로 활용할 수 있음을 보여줬다. 또 햇빛 아래에서는 단 2분 만에 배터리 충전이 됐으며, 햇빛보다 밝기가 10배 낮은 실내조명에서도 충전을 할 수 있었다. 연구팀에 따르면 태양전지-배터리 일체형 에너지 소자를 스마트폰 크기로 만들 경우 현재의 기술로도 빛이 있는 곳이라면 전화 통화 정도는 무한대로 할 수 있다.

울산과기원 태양전지-배터리 일체형 개발
전기 생산과 저장을 동시에 할 수 있어
실리콘 태양전지 모듈에 리튬이온 박막 입혀

 국제학술지‘에너지 및 환경 과학’ 4월호 표지 그림. 태양전지와 리튬이온 배터리 일체형 에너지 소자를 이용한 스마트카드의 상상도다.

국제학술지‘에너지 및 환경 과학’ 4월호 표지 그림. 태양전지와 리튬이온 배터리 일체형 에너지 소자를 이용한 스마트카드의 상상도다.

이상영 교수는 “배터리의 고질적인 문제인 사용시간 증대와 충전 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술”이라며 “태양광 아래에서는 배터리의 에너지 밀도와 출력 밀도가 높기 때문에 소형 전자기기는 물론 전기자동차용 보조 에너지원으로도 활용할 수 있을 것”이라고 전망했다.  
하지만 이 배터리를 전자기기의 주전원으로 사용하기에는 넘어야 할 산이 많다. 배터리의 에너지 밀도를 높여야 기존 리튬이온 충전 배터리와 같은 힘이 나올 수 있다. 또 보조 에너지원으로 상용화하기까지도 최소 3년 이상의 연구가 더 진전돼야 한다. 이번 연구는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지‘에너지 및 환경 과학’ 4월호 표지논문으로 출판될 예정이다.    
 최준호 기자 joonho@joongang.co.kr
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