전체기사

2025.09.08 (월)

  • 구름많음동두천 29.3℃
  • 맑음강릉 33.1℃
  • 구름많음서울 29.7℃
  • 구름조금대전 30.6℃
  • 구름조금대구 30.8℃
  • 맑음울산 31.3℃
  • 구름조금광주 30.5℃
  • 맑음부산 31.2℃
  • 맑음고창 31.0℃
  • 맑음제주 31.5℃
  • 구름많음강화 28.8℃
  • 구름조금보은 27.9℃
  • 맑음금산 29.4℃
  • 구름조금강진군 30.8℃
  • 맑음경주시 31.7℃
  • 구름조금거제 30.6℃
기상청 제공

지역네트워크

UNIST·에너지硏, 신소재 정공수송층 개발로 전지 내열성·장기안정성 확보해

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자] UNIST와 한국에너지기술연구원 연구진이 모듈 형태로 크기를 키운 페로브스카이트 태양전지의 최고 효율 기록을 경신했다. 이 같은 연구 결과는 광전자공학 최고 권위 저널인 네이쳐 포토닉스 (Nature Photonics)에 1월 17일 자(현지 시각)로 공개됐다. 
 

UNIST 양창덕 교수와 한국에너지기술연구원 김동석·이찬우 책임연구원 공동 연구팀은 페로브스카이트 태양전지용 유기물 신소재를 개발했다. 상용화를 위해서는 전지를 큰 크기로 만들어도 고효율을 유지해야 하는데, 이 소재를 써 만든 페로브스카이트 태양전지는 모듈 형태로 확장했을 때도 21.83%의 높은 효율을 기록했다. 또 장기안정성과 내열성 문제도 크게 개선돼 차세대 태양전지로 꼽히는 페로브스카이트 태양전지의 상용화 전망이 한층 밝아졌다. 
 

연구진은 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층(HTM)용 유기 소재를 새롭게 개발해 이 같은 성과를 올렸다. 정공수송층은 전지 효율을 결정하는 핵심 요소 중 하나다. 태양광 생성 전하입자(정공)를 전극으로 전달하는 중요한 역할을 한다. 이 정공 전달 성능을 끌어올리기 위해 넣는 첨가제(도핑) 때문에 기존 소재는 수분과 열에 취약하다는 문제가 있었다. 
 

개발한 정공수송층 소재는 고온도 잘 견디고 수분에도 강하다. 초고효율 태양전지에 쓰이던 spiro-OMeTAD(스파이로-오엠이티에이디) 소재와 비슷하지만 분자 구조 말단에 나프탈렌 구조가 붙어있는 차이점이 있다. 나프탈렌 구조를 분자 구조에 넣게 되면(도입), 소수성이 강화돼 수분흡수를 잘 막는다. 또 분자끼리의 상호작용이 커져 전하 전달 성능이 더 좋아질 뿐만 아니라 유리전이 온도도 높일 수 있다. 유리전이는 소재 성질이 고무에 가까워지는 변화가 발생하는 현상으로, 이때 최적화되어 있던 분자 배열이 망가져 정공 전달 성능이 떨어지게 된다. 
 

개발한 정공수송층 소재를 쓴 페로브스카이트 전지는 60℃ 이상의 고온에서 전지를 작동하는 열 안정성 실험과 2,000시간에 걸친 장기 내구성 평가에서도 기존 소재 대비 월등하게 향상된 성능을 보였다. 또 전지 크기를 25㎠ 확장해 모듈 형태로 제작했을 때도 21.83%의 고효율을 달성하였는데 이는 보고된 모듈의 광전변환효율 중 세계 최고 수준이다. 
 

한국에너지기술연구원 김동석 책임연구원은 “페로브스카이트 태양전지를 상용화하기 위해서는 열 안정성 문제를 극복해야만 한다”며 “이번 연구로 60℃ 이상에서도 매우 안전한 정공수송층 소재를 개발해 페로브스카이트 태양전지 상용화의 전기를 마련했다”라고 말했다.
 

제1 저자인 UNIST 에너지화학공학과 정민규 박사는 “페로브스카이트 태양전지 상용화의 걸림돌인 안정성 문제를 나프탈렌 구조 첨가(도입)라는 소재 설계 전략을 통해 해결했다”라고 설명했다.
 

양창덕 교수는 “대체 정공수송층 소재를 개발하려는 시도가 많았음에도 불구하고, 최고 수준의 정공 전달 성능을 유지하는 동시에 소재의 안정성까지 확보한 연구는 거의 없었다”라며 “이번 연구는 향후 페로브스카이트 태양전지용 유기 소재 개발에 있어서 새로운 전략을 제시하는 연구”고 전했다.
 

한편, 유기물 합성 분야 전문가인 양 교수의 연구팀은 페로브스카이트 태양전지의 정공수송층을 개발해왔다. 지난 2020년에는 불소를 이용한 새로운 정공수송층을 개발해 최고 권위 과학 저널인 사이언스(Science)에 발표하기도 했다.
 

이번 연구는 한국연구재단, 한국에너지기술연구원, 한국에너지기술평가원 등의 지원을 받아 이뤄졌다. 

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기
【커버스토리】 [한미 정상회담] 이 대통령 “두터운 신뢰…굳건한 한미동맹 확인"
[시사뉴스 강민재 기자] 이재명 대통령은 지난달 25일(현지시간) 도널드 트럼프 미국 대통령과 미국 워싱턴DC에서 첫 정상회담을 열었다. 회담 전 미국의 거센 압박 속에서도 돌발변수 없이 화기애애한 분위기로 마감돼 양 정상 간 신뢰를 구축하는 계기가 마련됐다. 특히 트럼프 대통령이 한국산 자동차에 대한 15% 관세를 재확인해 정책 불확실성이 상당 부분 해소됐다는 평이다. 이 대통령 ‘피스메이커, 페이스메이커’ 회담 분위기 이끌어 이재명 대통령 취임 82일 만에 열린 한미 정상회담은 치열한 기싸움으로 시작했다. 트럼프 대통령은 정상회담을 3시간 앞두고 소셜미디어에 “한국에서 무슨 일이 벌어지고 있는가. 숙청이나 혁명처럼 보인다”고 적어 우리 정부를 압박했다. 이 대통령은 모두 발언에서 북한 문제를 상당 부분 언급하며, “저의 관여로 남북 관계가 잘 개선되기는 쉽지 않다. 실제로 이 문제를 풀 수 있는 유일한 인물은 트럼프 대통령”이라고 치켜세웠다. 이어 “트럼프 대통령께서 ‘피스메이커’를 하시면 저는 ‘페이스메이커’로 열심히 지원하겠다”고 말했다. 또한, “전 세계에서 유일하게 분단국가로 남아 있는 한반도에도 평화를 만들어달라”며, “김정은(북한 국무위원장)도

정치

더보기
이 대통령, 여야 대표에 "국정에 국민 모든 목소리 공평히 반영 노력"
[시사뉴스 홍경의 기자] 이재명 대통령은 8일 서울 용산 대통령실에서 여야 대표와 오찬 회동을 갖었다. 이재명 대통령은 이날 정청래 더불어민주당 대표와 장동혁 국민의힘 대표 등 여야 지도부를 만나 "대통령은 국민을 통합하는 게 가장 큰 책무인데 어려운 게 현실"이라며 "국정에 모든 국민의 목소리가 공평하게 반영될 수 있도록 노력하겠다"고 했다. 이 대통령은 여야 대표 오찬 회동에서 "우리 국민이 하나의 목소리로 대한민국의 국익과 국민의 복리 증진에 힘을 모으면 참 좋겠다. 대외 협상에 크게 도움이 될 것"이라며 이같이 말했다. 이 대통령은 앞선 한미·한일 정상회담을 두고 "일종의 통과의례 같은 것인데 무엇을 얻기 위한 것이 아니라 무엇인가를 지키기 위해 필요해서 하는 과정이고 매우 어렵다는 생각이 들었다"고 말했다. 그러면서 "지금은 매우 어려운 상황이다. 공개석상에서 '나라의 힘을 좀 길러야 되겠다'는 말씀을 드린 이유가 있다"며 "우리가 다투고 경쟁은 하되 국민 또는 국가 모두의 이익에 관한 것들은 한목소리를 낼 수 있으면 참 좋겠다"고 했다. 또 "저는 민주당 출신 대통령이기는 하지만 이제는 국민 모두의 대통령이 돼야 한다고 생각하는데 쉽지는 않은 것

경제

더보기

사회

더보기
【지역네트워크】 공감에서 시작해 신뢰로 이어지다...하남시가 만든 따뜻한 민원행정
[시사뉴스 하남=박진규 기자] 이현재 하남시장은 행정을 바라보는 시선부터 달랐다. 민원을 단순한 요청이 아닌, 시민의 삶에 먼저 다가가야 할 ‘공감의 신호’로 받아들였다. 그래서 그는 행정의 속도만큼이나, 어떻게 응답하느냐의 ‘태도’를 중요하게 여겼다. 하남시는 민원행정의 개념을 완전히 뒤바꿨다. 단순히 민원을 처리하는 데 그치지 않고, 시민의 언어로 설명하고, 불편을 헤아리며, 현장에서 바로 답을 찾는 시스템으로 변화시키고 있다. 말투 하나, 설명 한마디에도 공감을 담고, 이동이 불편한 시민을 위해 ‘현장’을 행정의 출발점으로 삼은 행정. 시청에 가지 않아도, 여러 부서를 전전하지 않아도, 언제 어디서든 민원에 귀 기울일 수 있는 구조. 하남시는 그렇게 행정의 중심을 ‘사람’으로 옮겼다. ‘문제를 피하지 않는 책임 행정’, ‘모든 과정에 사람이 중심이 되는 행정’, 그리고 ‘시민의 언어로 설명하는 행정’. 하남시가 실현하는 민원행정은 제도가 아니라 철학의 실천이다. 민원은 소통이다…공연으로 배우는 ‘설명력도 친절역량’ 단 한 마디의 설명이 누군가에게는 위로가 되고, 누군가에게는 벽이된다. 하남시는 이러한 ‘언어의 차이’가 만들어내는 거리감을 줄이기 위해,

문화

더보기

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 생성형 AI 활용…결국 사용자의 활용 능력과 방법에 달려 있다
지난 2022년 인공지능 전문 기업인 오픈AI에서 개발한 챗GPT를 비롯해 구글의 Gemini(제미나이), 중국의 AI기업에서 개발한 딥시크, 한국의 AI기업에서 개발한 뤼튼, 미국 캘리포니아에 본사를 두고 있는 중국계 미국기업이 개발한 젠스파크 등 생성형 AI 활용시대가 열리면서 연령층에 상관없이 생성형 AI 활용 열기가 뜨겁다. 몇 시간에서 며칠이 걸려야 할 수 있는 글쓰기, 자료정리, 자료검색, 보고서, 제안서 작성 등이 내용에 따라 10초~1시간이면 뚝딱이니 한번 사용해 본 사람들은 완전 AI 마니아가 되어 모든 것을 AI로 해결하려 한다, 이미 65세를 넘어 70세를 바라보는 필자는 아직도 대학에서 3학점 학점 수업을 진행하고 있다. 지난 2일 개강 첫날 학생들에게 한 학기 동안 글쓰기 과제물을 10회 정도 제출해야 하는데 생성형 AI를 활용해도 좋으나 그대로 퍼오는 것은 안 된다는 지침을 주었다. 그러면서 “교수님이 그대로 퍼오는지 여부를 체크 할수 있다”고 큰소리를 쳤다. 큰소리가 아니라 지난 학기에도 실제 그렇게 점검하고 체크해서 활용 정도에 따라 차등 평가를 실시했다. 이렇게 차등 평가를 할 수 있다는 것은 필자가 생성형 AI 활용 경험이 있