‘빛을 전기로’ 신개념 배터리 개발 주목
‘빛을 전기로’ 신개념 배터리 개발 주목
  • 김소윤 기자
  • 승인 2020.05.22 12:54
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-UNIST 연구팀, 전기 생산과 저장까지 가능한 光충전 전지 개발
-LED로 충전 후, 상용화 된 사물인터넷(IoT) 센서 작동까지 성공
실내조명으로 저장된 에너지로 IoT 센서 작동시키고 온도를 감지하는 모습. (사진=UNIST)
실내조명으로 저장된 에너지로 IoT 센서 작동시키고 온도를 감지하는 모습. (사진=UNIST)

[데일리비즈온 김소윤 기자] 도심에서 조명으로 낭비되는 ‘빛’을 재활용할 수 있게 됐다. 과학계에 따르면 울산과학기술원(UNIST) 송현곤·권태혁 연구진이 실내조명으로도 무선충전이 가능한 이차전지를 개발했다. 

이에 따르면 연구팀은 어두운 조명에도 반응해 전기를 생산하고 저장까지 가능한 ‘염료감응 광(光)충전 전지’를 개발했다. 빛을 이용해 전기를 생산하는 ‘염료감응 태양전지’와 ‘리튬 이차전지’를 결합했다는 설명이다.

아울러 연구팀은 새로운 전지로 사물인터넷(IoT) 기기를 작동하는 데도 성공해 상용화 가능성까지 입증했다. 권 교수는 “실내조명은 전체 에너지 소비의 10%에 육박한다. 이에 ‘에너지 재활용’ 효과는 막대할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 특히 태양광 에너지뿐만 아니라 다양한 광원을 활용할 수 있는 광(光)전지 연구의 방향성을 제시한 연구라는 점에서 의미 있다. 태양전지의 경우 아주 작은 빛에도 반응하지만 변화에 민감해 안정적인 전력 공급은 어려웠다.

염료감응 광충전 이차전지(Dye-sensitized Photo-rechargeable Battery, DSPB)의 구조 및 작동원리. 빨간색은 전자의 생성 및 충전 과정을, 파란색은 방전 과정을 보여줌 (그림=UNIST)
염료감응 광충전 이차전지(DSPB)의 구조 및 작동원리. 빨간색은 전자의 생성 및 충전 과정을, 파란색은 방전 과정을 보여줌 (그림=UNIST)

이를 보완하기 위해 ‘축전기’가 쓰였지만 전기저장 용량이 적어서 상용화에 어려움이 있었다.  연구팀은 축전기 대신 ‘이차전지(배터리)’를 사용했다. 더 많은 전기 에너지를 저장하는 방법을 찾아낸 것이다.

이명희 연구원은 “광전지와 이차전지를 융합하려면 광전극에서 생성된 전자가 이차전지 양극까지 안정적으로 이동해야 한다”며 “양쪽 반응성을 갖는 ‘리튬망간산화물’의 표면에 탄소를 주입해 음극으로 사용함으로써 두 시스템의 에너지 준위를 맞출 수 있었다”고 설명했다.

송 교수는 “새로 개발한 염료감응 광충전 전지는 실내조명 아래서 11.5%라는 높은 에너지변환·저장효율을 달성했다”면서 “광충전 전지 6개를 직렬로 연결해 실내조명(LED)으로 10분 충전한 후 상용 IoT 센서를 작동하는 데도 성공했다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 에너지 분야의 권위 학술지인 ‘에너지 및 환경과학(EES)’ 표지 논문으로 선정돼 20일에 출판됐다.

 


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