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[신성장 동력속으로] 인하대 나노물질·소자연구실
고효율 나노구조 태양전지 핵심물질 개발
김흥록기자 rok@sed.co.kr
이완인 교수
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인하대 나노물질ㆍ소자연구실은 이완인 교수를 주축으로 태양전지 등에 활용할 수 있는 나노물질을 전문적으로 연구개발하고 있다. 특히 최근에는 염료감응형태양전지의 효율을 높일 수 있는 티탄산화물(TiO2) 나노입자 구조를 자체 개발하는 데 성공했다.
염료감응형 태양전지는 전기가 흐르는 유리 사이에 염료를 발라 일종의 광합성처럼 빛을 흡수해 전기를 만들어내는 전지로 티탄산화물은 염료, 백금전극, 전해질과 더불어 염료감응형 태양전지를 구성하는 핵심요소다.
김용주 박사는 "티탄산화물은 전지 내에서 만들어진 전자가 이동할 수 있는 일종의 길 역할을 하면서 동시에 전해질이 움직이는 데도 기여를 하는 물질"이라며 "이에 티탄산화물의 구조에 따라 전지의 효율이 달라질 수 있다"고 강조했다.
인하대 나노물질 소자연구실은 티탄산화물을 나노미터단위로 줄이면서, 다공성 구형구조와 속이 빈 형태의 구형구조로 만들었다. 이는 10~20㎚(나노미터)크기의 티탄산화물 입자가 모여 1~5㎛(마이크로미터)규모의 축구공 형태를 이루는 것이다. 티탄산화물의 크기가 나노단위로 줄어들어 염료의 흡착량을 높일 수 있을 뿐 아니라 빛을 받아 만들어진 전자가 구조물 사이로 쉽게 이동할 수 있게 된다는 것이 연구실의 설명이다.
특히 속이 빈 형태의 티탄산화물 구조물은 투과되는 빛을 반사시켜 다시 이용할 수 있도록 할 뿐 아니라 전류가 더 많이 흐를 수 있게 해 기존의 염료감응형 태양전지보다 1~3%P가량 효율을 높일 수 있다고 연구실은 설명했다.
이 연구는 재료분야의 세계적인 과학잡지인 어드벤스드 메트리얼스(Advanced Materials)에 2008년과 2009년에 각각 게재된 데 이어, 최근에는 네이쳐 메트리얼스 그룹(Nature Materials Group)의 아시아판에 소개되는 등 국제적으로 성과를 인정받고 있다.
연구실은 이에 앞서 지난 2000년 빛에너지로 오염물질을 분해시키는 광촉매를 개발해 세계적으로 200회이상 논문이 피인용되고 국내 켐웰텍에서 제품화 되는 등 학술적ㆍ산업적 기여도를 인정받은 바 있다.
이완인 교수는 "태양 전지 분야의 연구도 실제 산업계에서 활용할 수 있도록 추진할 것"이라며 "기초적 원리 탐구에 그치지 않고 개발한 원천기술을 산학협력을 통해 꾸준히 제품화하는 것이 연구실의 목표"라고 강조했다.
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