UNIST, ‘실내조명’으로도 충전 가능한 ‘배터리’ 개발

입력 2020.05.21 16:44 | 수정 2020.05.21 16:58

실내조명으로도 무선충전이 가능한 이차전지를 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다.

연구팀은 이번 성과로 도심에서 조명으로 낭비되는 ‘빛’을 전기로 바꿨다가 필요할 때 쓰는 ‘에너지 재활용’이 가능해질 것이라고 밝혔다.

EES 표지 논문으로 선정된 송현곤-권태혁 UNIST 교수팀 연구 / UNIST
UNIST는 21일 송현곤-권태혁 교수팀이 어두운 조명에도 반응해 전기를 생산하고, 저장까지 가능한 ‘염료감응 광충전 전지’를 개발했다고 밝혔다. 빛을 이용해 전기를 생산하는 ‘염료감응 태양전지’와 ‘리튬 이차전지’를 결합한 형태다.

연구팀은 새로운 전지로 사물인터넷 (Internet of Thing, IoT) 기기를 작동하는 데도 성공해 상용화 가능성까지 입증했다고 덧붙였다. 이번 연구는 에너지 분야 권위 학술지인 ‘에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science, EES)’ 표지 논문으로 선정되기도 했다.

태양전지를 비롯한 광전지는 빛에 반응하는 물질을 이용해 전기를 생산한다. 다양한 광전지 중 염료감응 태양전지는 아주 작은 빛에도 반응하므로 낮은 밝기의 실내조명에서도 전기 생산이 가능하지만, 한계가 있다. 밝기 변화에 민감해 안정적으로 전력을 공급하기 어려운 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 전기 저장장치인 ‘축전기’가 쓰였지만, 전기저장 용량이 적어 상용화가 어려웠다.

공동연구팀은 축전기 대신 ‘이차전지’를 사용해 더 많은 전기 에너지를 저장하는 방법을 찾아냈다. 기존 이차전지 양극과 광전지 전극은 ‘에너지 준위’ 차이가 있어서 둘을 합치기 어려웠는데 이를 해결한 것이다.

공동 1저자인 이명희 UNIST 에너지공학과 박사과정 연구원은 "광전지와 이차전지를 융합하려면 광전극에서 생성한 전자가 이차전지 양극까지 안정적으로 이동해야 한다"며 "리튬 이차전지의 양극으로 주로 사용하며, 양쪽 반응성(amphi-redox)을 갖는 ‘리튬망간산화물’ 표면에 탄소를 주입해 음극으로 사용함으로써 두 시스템의 에너지 준위를 맞출 수 있었다"고 설명했다.

권태혁 교수는 "실내조명은 전체 에너지 소비의 10%에 육박하기 때문에 ‘에너지 재활용’ 효과는 막대할 것"이라 기대하며 "태양광뿐 아니라 다양한 광원을 활용할 수 있는 광전지 연구의 방향성을 제시한 연구"라고 강조했다.

김동진 기자 communication@chosunbiz.com


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