인천대학교 전기공학과 연구팀이 빛-열-전기에너지 변환 방식의 새로운 에너지 생산 기술을 개발했다. 말케시 박사와 김준동 교수가 주도한 이 연구는 광-전기에너지 변환 과정에서 발생하는 열에너지를 활용하여 완전 투명한 광-열-전기에너지 융합 소자를 세계 최초로 개발했다. 이 기술은 기존 투명 태양광 발전보다 2.5배 향상된 11.9%의 발전 효율을 달성했으며, 건물과 자동차 유리에 적용 가능하고 실내조명에서도 에너지 생산이 가능하다. 이 혁신적인 연구 결과는 Nature Communications에 게재되었으며, 향후 더욱 진보된 에너지 변환 기술 개발이 예상된다.
연구자 왼쪽부터 김준동 교수, 말케시 박사
인천대학교 전기공학과(총장 박종태)에서 최근 빛-열-전기에너지 변환 방식에 대한 ‘새로운 에너지 생산 기술 개발’에 대한 연구를 발표하였다.
광-전기 효과(Photo-voltaic Effect)는 빛의 전자기적 에너지 교환 방식을 통해서 발현되며 태양전지, 광-전기 소자 등에 보편적으로 활용되고 있다. 그러나, 광-전기 변환 과정에서는 물질의 진동운동에 의한 열이 발생된다. 이러한 열발생에 대해서는 광-전기에너지 변환의 부산물이며, 열손실로 여겨졌다.
본 연구에서는 광-전기에너지 변환에서 발생하는 열에너지를 적극적으로 활용하여, 열-전기에너지 변환 플랫폼을 제시하였다. 즉 빛에 의한 전기에너지 변환을 기존 방식의 열에 의한 전기에너지 생산 방식을 통해서 세계 최초로 완전 투명한 광-열-전기에너지 융합 소자로 개발하였다.
본 연구를 주도한 말케시(Malkesh) 박사는 ‘광-열-전기에너지 플랫폼 기술은 건물과 자동차의 유리에 적용할 수 있도록 투명한 에너지 소자의 특징을 가지고 있으며, 기존의 투명 태양광 발전보다 2.5배 향상된 발전 효율(11.9%)을 달성하였다’라고 밝혔다. 특히 실내조명(LED 등)에서도 전기를 생산하는 특성이 있어서 야외에서뿐만 아니라 실내조명에서도 에너지 생산이 가능할 것으로 예상된다.
연구책임자인 김준동 교수는 본 연구는 투명 반도체의 초월성을 이용한 특징을 가지고 있으며, 독창적인 기술 개발을 통해서 투명하고 융합적인 에너지 활용 기술이라고 전했다. 향후로는 기존의 틀을 벗어나는 에너지 변환 기술과 에너지 활용 분야에 더욱 진보된 기술 개발을 발표할 예정이라고 밝혔다.
본 연구의 결과는 최근 Nature Communications 논문에 ‘Transparent integrated pyroelectric-photovoltaic structure for photo-thermo hybrid power generation‘에 게재되었으며, Nature Portfolio에 신규 에너지 기술로 소개되었다.
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