실내조명으로도 무선충전이 가능한 이차전지가 울산과기술원(UNIST) 연구진에 의해 개발됐다.

UNIST는 송현곤·권태혁 교수팀이 어두운 조명에도 반응해 전기를 생산하고, 저장까지 가능한 ‘염료감응 광충전전지’를 개발했다고 21일 밝혔다.

빛을 이용해 전기를 생산하는 ‘염료감응 태양전지’와 ‘리튬 이차전지’를 결합한 것이다. 연구팀은 새로운 전지로 사물인터넷 기기를 작동하는 데도 성공해 상용화 가능성까지 입증했다.

태양전지를 비롯한 광전지는 빛에 반응하는 물질을 이용해 전기를 생산한다. 다양한 광전지 중 염료감응 태양전지는 아주 작은 빛에도 반응하므로 낮은 밝기의 실내조명에서도 전기 생산이 가능하다. 하지만 밝기 변화에 민감해 안정적으로 전력을 공급하기는 어려웠다. 이를 보완하기 위해 전기저장장치가 꼭 필요한데 지금까지는 축전기가 쓰였다. 그러나 축전기는 전기저장 용량이 적어 상용화하기는 어려웠다.

공동연구팀은 축전기 대신 이차전지(배터리)를 사용해 더 많은 전기 에너지를 저장하는 방법을 찾아냈다.

기존의 이차전지 양극과 광전지 전극은 에너지 준위(원자와 분자가 갖는 전자의 위치 에너지 값) 차이가 있어서 둘을 합치기 어려운데, 이를 해결한 것이다.

또 연구팀은 저조도 환경에서 효과적으로 작동하는 산화환원 중계물질을 찾아내 광전변환효율을 높였다.

송현곤 교수는 “광충전 전지 6개를 직렬로 연결해 실내조명으로 10분 충전한 후 상용 사물인터넷(IoT) 센서를 작동하는 것에도 성공했다”라면서 “앞으로 상용화 가능성도 높다”고 밝혔다.

권태혁 교수는 “실내조명은 전체 에너지 소비의 10%에 육박할 정도여서 에너지 재활용 효과가 막대할 것”이라면서 “태양광뿐 아니라, 다양한 광원을 활용할 수 있는 광전지 연구의 방향성을 제시한 연구”라고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘에너지 및 환경과학’(EES) 표지 논문으로 선정돼 20일 출판됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr

경상일보, KSILBO

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