햇빛으로 전기만드는 ‘스마트 창호’ 상용화 성큼

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 햇빛을 이용해 전기를 생산하고 빛의 밝기를 조절하는 스마트 창호 기술 개발에 성공했다.

한국재료연구원 에너지전자재료연구실 김소연, 임동찬 박사 연구팀은 국내 최초로 유기물 기반의 스마트 창호 필름을 개발했다고 6일 밝혔다. 이 기술은 유기태양전지의 효율과 투명도를 개선하고, 대면적 유연 모듈화는 물론 전기변색 필름과의 융합화 후에도 우수한 성능을 나타내는 것을 확인했다.

스마트 창호는 상황에 따라 색을 변화시켜 밝기를 조절함으로써 건물의 에너지 손실을 줄일 수 있다. 하지만 기존 스마트 창호 기술은 무기물을 기반으로 제작, 고온공정을 필요로 하거나 유연성 측면에서 문제가 있었다. 연구팀은 유기물을 기반으로 높은 성능을 갖는 태양전지와 전기변색 소자의 제작을 통해 이 문제를 해결했다.

먼저 연구팀은 전자수송층과 광활성층 사이에 유기분자를 도입해 고효율 유기태양전지를 제작했다. 이를 통해 전자수송층과 광활성층 사이의 계면 접합 측면에서 특성을 높여 향상된 유연성을 얻고 대면적 소자화에서도 좋은 성능을 얻을 수 있었다. 특히 해당 기술을 통해 전기 생산은 물론 태양전지의 전기에너지로 스스로 빛의 밝기를 조절하도록 하는 유기계 전기변색-태양전지 융합 모듈을 제작하는 데 성공했다.

스마트 창호 시장 규모는 2023년 기준 약 823억 달러(약 94조원)에 이를 것으로 예측되며, 정부의 탄소중립 및 그린뉴딜 정책으로 시장전망이 밝은 편이다. 이 기술이 적용된 스마트 창호는 기존 건축물뿐만 아니라 곡률이 있는 곳에도 적용할 수 있어 향후 자동차, 항공기 등과 같은 다양한 시장으로의 확대도 가능할 것으로 전망 된다.

김소연 선임연구원은 “이번 연구는 유기물을 기반으로 고성능의 태양전지와 전기변색 소자를 융합해 스마트 창호 시장의 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 큰 의미가 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘커뮤니케이션 머티리얼즈’, ‘어드밴스드 사이언스’, ‘켐 서스 켐’, ‘케미칼 엔지니어링 저널’에 각각 게재됐다.