티스토리 뷰

ⓒ클립아트코리아

 

국토교통부의 승인된 통계에 따르면, 보통 건물 전체의 에너지 사용량은 3,315만 5,000TOE(에너지 사용량 단위, 1toe=1,000만kcal) 이상이라고 합니다. 다시 말해 한 번 사용되고 버려지는 에너지는 엄청난 양이죠. 그런데 이렇게 버려지는 실내조명을 활용한 기술이 있다는 것, 알고 계셨나요? 낭비되는 실내 에너지를 활용하기 위해 UNIST 공동연구팀은 실내조명을 이용한 전지를 개발했습니다. 전기를 생산하고 저장할 수 있는 ‘염료 감응 광충전 전지’인데요. 같이 알아볼까요?

 

태양전지의 유형, 염료 감응형 태양전지

태양전지에도 재료와 구조에 따라 다양한 종류의 태양전지로 분류할 수가 있는데요. 연료 감응 광충전 전지를 알기 위해 먼저 알아야 할 개념은 염료 감응형 태양전지입니다. 염료 감응 태양전지(Dye-sensitized Solar Cell)는 햇빛에 반응하는 특수 물감을 이용하여 전기를 일으키는 전지로 식물이 햇빛을 받아 에너지를 합성하는 기능을 모방하여 만들어집니다.

 

염료감응형 태양전지의 경우는 제조단가 대비 높은 변환 효율을 가지고 있고, 일반적으로 많이 사용되는 실리콘 태양전지와 비교했을 때 독성물질이 적습니다.

 

연료감응 태양전지 ⓒ박정원 제작

 

염료 감응 광충전 전지, 넌 뭐니?

염료 감응 광충전 전지는 빛을 이용해 전기를 생산하는 ‘염료감응 태양전지’와 ‘리튬 이차전지’를 결합한 것입니다. 위의 설명에서도 알 수 있듯, 염료감응 태양전지는 아주 작은 빛에도 반응하므로 낮은 밝기의 실내조명에서도 전기 생산이 가능합니다. 밝기 변화에 민감하므로 일반적인 축전기(전기에너지를 저장할 수 있는 장치)를 활용해서는 전력을 안정적으로 공급하기 어려운 상황이죠.

 

이런 문제점을 해결하고자 이차전지(배터리)를 사용해 더 많은 전기에너지를 저장하는 방법을 찾아냈습니다. 이차전지와 광전지의 결합에는 ‘에너지 준위’* 차이 문제를 해결하는 것이 우선이었는데요. 리튬 망간산화물’을 이용해 두 시스템의 에너지 준위를 맞춤으로써 염료감응 광충전 전지를 개발할 수 있었습니다.

 

*에너지 준위는 원자 내 전자가 배열되는 특정 에너지 상태입니다. 핵으로부터 멀리 떨어질수록 에너지 준위가 높아집니다.

 

또한, 저조도 환경에서도 효과적으로 작동하기 위해 ‘산화 환원 중계물질’을 찾아내어 광전변환 효율을 높였습니다. 산화 환원 중계물질은 염료가 잃어버린 전자를 보충하는 역할을 함으로써, 실내조명 아래서 11.5%라는 높은 에너지 변환 저장효율을 달성했습니다.

 

염료 감응 광충전 전지 ⓒ유니스트 홈페이지

 

염료 감응 광충전 전지, 그 활용방안은?

염료 감응 광충전 전지는 전체 에너지 소비의 10%에 육박하는 실내조명을 활용하는 전지이기 때문에, 에너지 재활용 효과가 상당합니다. 또한, 새로운 전지로 사물인터넷(Internet of Thing, IoT) 기기를 작동하는 데에도 활용 가능해 상용화 가능성 또한 큰 것으로 기대됩니다.

 

ⓒ픽사베이

 

이처럼 버려지는 실내조명으로도 에너지를 생산하고 또 저장할 수 있는 시스템을 보면서, 재생에너지의 큰 가치를 다시 느끼게 된 것 같습니다. 버려지는 에너지일지라도 유용한 방향으로 쓰기 위해 연구와 개발을 하다 보면 가치를 갖게 될 수 있으니까요! 오늘도 모든 연구원분께 감사하며 에너지를 재사용할 수 있는 많은 방법이 개발되길 기대합니다.

 

 

 


댓글쓰기 폼

한국전력 블로그 굿모닝 KEPCO!

관리자
글 보관함