화학뉴스

국내 연구진이 실내조명으로 무선 충전되는 배터리를 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 송현곤 에너지 및 화학공학부 교수와 권태혁 자연과학부 교수팀은 어두운 조명에서도 전기를 생산·저장하는 염료 감응 광충전 전지를 개발했다고 5월21일 밝혔다.
태양전지를 비롯한 광전지는 빛에 반응하는 물질을 이용해 전기를 생산하며 다양한 광전지 중 염료 감응 태양전지는 아주 작은 빛에도 반응하는 특징으로 낮은 밝기(저조도)의 실내조명에서 전기를 생산할 수 있지만 밝기 변화에 민감해 안정적으로 전력을 공급하기는 어렵다는 단점이 있다.
보완을 위해 전기 저장장치로 축전기가 사용됐으나 전기 저장용량이 적어 그동안 상용화가 어려웠다.
연구진은 축전기 대신 2차전지를 사용해 더 많은 전기에너지를 저장하는 방법을 찾아냈다.
기존 2차전지 양극과 광전지 전극은 에너지 준위(원자와 분자가 갖는 전자의 위치 에너지) 차이가 있어서 둘을 합치기 어려웠으나 양쪽 반응성(리튬 이온을 받는 반응과 주는 반응이 모두 가능한 물질)을 갖는 리튬망간산화물 표면에 탄소를 주입해 2개 시스템의 에너지 준위를 맞춘 것이다.
연구진은 또 저조도 환경에서 효과적으로 작동하는 산화환원 중계물질을 찾아내 광전변환 효율을 높였고 실내조명 아래서 에너지 변환·저장 효율이 저조도 환경에서 세계 최고 수준인 11.5%를 달성했다.
송현곤 교수는 “광충전 전지 6개를 직렬로 연결해 실내조명으로 10분 충전한 후 상용 사물인터넷(IoT) 센서를 작동하는 것에도 성공했다”라면서 “앞으로 상용화 가능성도 높다”고 강조했다.
권태혁 교수는 “실내조명은 전체 에너지 소비의 10%에 육박할 정도여서 에너지 재활용 효과가 막대할 것”이라면서 “태양광 뿐만 아니라 다양한 광원을 활용할 수 있는 광전지 연구의 방향성을 제시한 연구”라고 설명했다.
연구 성과는 에너지 분야 국제 학술지인 에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science) 표지 논문으로 선정돼 5월20일 출판됐다. (K)