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GIST 기후변화 아카데미②…미래 신재생 청정에너지 ‘유기태양전지’

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    관리자 (admin)
  • GIST 기후변화아카데미 강의 2번째를 다룬 기사입니다. 

    두번째 강의는 GIST 신소재공학부의 이광희 교수님께서 진행해 주셨습니다. 

     

    [기사전문]

    http://www.koreanewstoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=51100

     

    ▲GIST 나노바이오재료전자공학과 이광희 교수는 명과 삶의 발달에 따라 화석연료 사용이 기하급수적으로 증가하였기 때문에 새로운 형태의 태양 청정에너지 사용을 증가시킴으로서 기후변화에 대응해야 한다고 피력했다.

     

    유기태양전지는 현재 상용화돼 있는 실리콘 또는 화합물 반도체 기반의 무기물 태양전지와 달리 빛을 받아 전기를 생산하는 광활성층 원료로 플라스틱 같은 유기물을 사용하는 태양전지다.

    태양빛은 자외선(7%), 가시광선(44%), 적외선(48%)으로 구성돼 있다.

    기존의 태양전지는 자외선·적외선이 아닌 가시광선만을 에너지로 생성한다.

    반면에 이광희 교수가 개발한 하이브리드형 유기태양전지는 가시광선 영역까지 흡수해 에너지로 만든다는 큰 장점을 가지고 있다.

    유기태양전지의 또 다른 장점은 용액공정을 통해 저렴하게 대면적으로 인쇄제작이 가능해 고분자의 유연성을 이용한 차세대 플렉서블 전자소자(flexible electronics)의 에너지원이다. 쉽게 말하면 휘어지는 태양패널전지로 옷이나 유리 또는 건물 벽면 등 다양한 모양과 용도로 사용할 수 있다.

    21세기에 들어서며 기후변화에 대한 체감이 급증하였고 이로 인한 원인으로는 문명과 삶의 발달에 따라 화석연료 사용이 기하급수적으로 증가했다.

    따라서 에너지 사용 증가에 따라 화석연료 사용을 줄이기 위해서는 청정에너지로의 차세대 에너지 패러다임 전환이 필요하다.

    태양열, 풍력, 수력, 염도차발전 등 신재생에너지는 환경 친화적이며 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 에너지로 주목 받고 있으며 이 중 태양에너지는 무한정인 특징을 가져 잠재력이 크다. 하지만 현재 가정이나 산업에서 사용되고 있는 태양광 발전의 경우 전지판의 비용이 비싸고 넓은 면적이 필요하다는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 유기태양전지가 개발되고 있다.

    이번 기후변화아카데미 강연에서 앞으로 “기후변화 차세대 에너지의 대안을 유기태양전지에 의한 에너지 효율로 세상이 바뀔 것”이라는 게 ‘GIST’(광주과학기술원) 나노바이오재료전자공학과 이광희 교수는 주장이다.

    유기태양전지는 폴리아세틸렌(polyacetylene)이라는 1977년 전도성을 가진 폴리머가 발견되면서 연구가 시작되었다. 폴리아세틸렌은 그 자체로 반도체 성질을 가지며 도핑(doping)하게 되면 도체에 속해 다양한 색을 띠게 되어 올레드(OLED) 물질의 원료가 된다. 플라스틱과 같은 고분자 물질의 성질 중 가벼움, 유연성, 저렴함과 같은 장점과 에너지 전환, 전기전도성, 발광 성질을 가지게 되어 디스플레이나 OLED, 유기태양전지에 적용이 가능하다.

    또한 이 소재는 얇은 박막형인 특징을 가지고 광주과학기술원이 개발한 인쇄공정법을 통해 생산이 가능하게 되어 대량생산 또한 손 쉬울 것이라고 이 교수는 내다봤다.

    “유기태양전지는 녹색기술 또는 청색기술로 불리는데 그 이유는 식물이나 엽록소를 가진 생물의 광합성 원리를 모방하였기 때문이죠”

    “광합성은 빛에너지를 화학에너지로 전환하지만 유기태양전지는 유기물인 유기염료 및 전도성유기물질이 광활성층을 이루고 있어 빛에너지를 전기에너지로 전환합니다”

    “이건 기존의 신재생에너지를 뛰어 넘는 혁명에 가까운 기술이라 확신합니다”

    기존의 태양전지인 무기태양전지는 유연성과 경량성이 부족하고 높은 제조비용이 요구된다. 하지만 유기태양전지는 인쇄 공정을 통한 대량생산이 가능하고 생산 수율이 높을 뿐 아니라 심미성을 가지고 있어 건물에 마감재나 소재로 태양전지 모듈을 대체하여 사용하는 기술인 건물일체형태양광발전시스템(Building Integrated Photovoltaic System, BIPV)에 적용될 수 있다.

     

     ► 유기 태양전지란 고분자의 유연성을 이용한 차세대 휘어지는 전자소자(flexible electronics)로 만든 태양열전지판이다.

       

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    앞으로 이동하며 전기가 필요로 하는 군사용 전기 및 많은 전기를 필요로 하는 건물과 전기 공급이 불가능했던 제 3세계 국가와 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용될 전망이다. 유기태양전지의 발전에 따라 무한한 청정에너지인 태양에너지의 사용을 증가시킴으로써 화석연료의 사용 절감과 함께 기후변화에 대응할 수 있을 것으로 판단된다. 유기태양전지의 발전에 따라 무한한 청정에너지인 태양에너지의 사용을 증가시킴으로써 화석연료의 사용 절감과 함께 기후변화에 대응할 수 있을 것으로 판단된다.

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