국립금오공과대학교(총장 곽호상)는 이원호 고분자공학과 교수 연구팀이 실내 유기 태양전지 성능 향상 기술을 개발, 관련 연구논문을 최근 화학 재료 분야 SCI급 국제학술지 '저널 옵 머티리얼즈 케미스트리A'에 게재했다고 15일 밝혔다.
학술지에 게재한 논문 제목은 '실내 유기 태양전지의 성능 향상을 위한 넓은 밴드갭 랜덤 공중합체에서 염소 밀도의 정밀 조절'이다. 실내 유기 태양전지 성능 향상 및 원인 규명에 관한 이번 연구는 학술지 표지 커버 논문으로도 선정됐다.
금오공대 차세대 고분자 전자재료 연구실 이원호 교수 연구팀은 고분자 도너 물질에 염소를 체계적으로 도입해 실내 유기 태양전지의 효율을 높일 수 있는 새로운 물질을 개발했다. 염소 도입이라는 전략은 합성이 간단하면서도 저조도 환경에서 발생하는 전압손실을 최소화 하는데, 이를 통해 풀러렌 억셉터 기반 유기 태양전지가 형광등 조명 조건에서 높은 전력 변환 효율을 달성하는 것을 확인했다.
이번 연구는 실내 광원을 활용한 에너지 수확 분야에 중요한 기술적 진보를 보여준 것으로 평가받았다. 또 에너지레벨, 광흡수, 모폴로지를 포함한 포괄적인 분석으로 염소 밀도 증가가 실내 유기 태양전지 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대해서도 상세히 설명하고 있다. 실내 응용을 위한 고성능·고효율 장치의 최적화 설계 방법도 제공한다.
논문 제1저자인 고분자공학과 석사과정 김소영 학생은 “실내 유기 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 성과에 더 나아가 다양한 현상의 원인을 관찰하고 규명하면서 연구 자체에 대한 흥미가 깊어졌다.”며, “향후 관련 연구를 지속적으로 이어가 과학계에 기여하는 연구자가 되겠다.”고 했다.
이원호 교수는 “탄소중립 실현을 위해서는 다양한 형태의 자원을 전기 에너지로 변환하는 연구가 필수다. 이번 연구는 저비용 소재 개발을 통해 실내광을 효과적으로 하베스팅 할 수 있는 방향을 제시했다는 점에서 의미가 있다.”고 밝혔다.
이번 연구는 국립금오공과대학교 차세대 고분자 전자재료 연구실이 주도했고, 심재원 고려대 교수와 차효정 경북대 교수 연구팀이 공동연구로 참여했다. 교육부 4단계 BK21사업, 한국연구재단 기초연구실사업, 중견연구자 지원사업, 지역대학 우수과학자 지원사업으로 수행됐다.
정재훈 기자 jhoon@etnews.com
