낮에는 햇빛, 밤에는 조명…UNIST, 24시간 쓰는 ‘모듈형 광충전 배터리’ 개발 작성일 09-02 11 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">권태혁 교수팀·英 케임브리지대 공동연구…조도 따라 태양전지 조합 교체<br>10분 만에 70% 급속 충전…배터리 교체 없는 ‘IoT 독립 전원’ 상용화 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="YoIViphDhq"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1cb80893c41f21d2524b423ccd436deeef3eac7ac064c50076f989c7af3d76bf" dmcf-pid="GgCfnUlwTz" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="낮에는 햇빛으로 밤에 실내 조명으로 충전해 쓸 수 있는 모듈형 광충전 배터리. 연구그림=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/02/seouleconomy/20260902092253393frul.png" data-org-width="597" dmcf-mid="WYUAle71lB" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/02/seouleconomy/20260902092253393frul.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 낮에는 햇빛으로 밤에 실내 조명으로 충전해 쓸 수 있는 모듈형 광충전 배터리. 연구그림=UNIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="37cc259dad4006328decea15708400f670ea4762fd75651b2846eabf450d049f" dmcf-pid="Hah4LuSrS7" dmcf-ptype="general">낮에는 태양광으로, 밤에는 실내조명으로 충전 방식을 바꿔 24시간 쓸 수 있는 모듈형 배터리 기술이 나왔다. 외부 전력선 연결이나 주기적인 배터리 교체가 필요 없는 사물인터넷(IoT) 센서용 독립 전원 상용화가 앞당겨질 전망이다.</p> <p contents-hash="de518a877dfe15bfe2abca683af640a42b22b5fb71715cda426e4bbe95ef1163" dmcf-pid="XNl8o7vmWu" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST)은 화학과 권태혁 교수 연구팀이 영국 케임브리지대학교 마이클 드 볼더 교수팀과 공동으로 조도 변화에 따라 조합을 바꿔 쓸 수 있는 모듈형 광충전 배터리 구조를 개발했다고 2일 밝혔다.</p> <p contents-hash="642d6381e1f1b00f36d68e653d47e1a8688ee0898c44e93bda605ae07c1ed346" dmcf-pid="ZjS6gzTsyU" dmcf-ptype="general">광충전 배터리는 태양전지의 발전 기능과 배터리의 에너지 저장 기능을 단일 장치로 통합한 기술이다. 기존 광충전 시스템은 빛의 세기가 달라지면 태양전지에서 발생하는 전압이 배터리 충전 요구치와 맞지 않아 충전이 중단되거나 효율이 급감하는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="59f7a601636092d975bca8a2660cba9942f2e0df5776a2eb1ee6d148b1f0141c" dmcf-pid="5AvPaqyOTp" dmcf-ptype="general">연구팀은 배터리 본체는 고정해 둔 채 태양전지 모듈만 빛의 세기에 맞춰 유연하게 교체하는 방식을 고안했다. 리튬인산철(LFP) 양극이 들어간 배터리 셀 옆에 전압을 보태는 태양전지를 직렬로 연결해 빛 조건에 따라 1칸, 3칸, 5칸의 전압을 선택해 쓰도록 설계했다. 높은 전압을 요구하는 리튬금속 배터리를 충전할 때는 5칸을 모두 연결해 충분한 충전 추진력을 확보하는 원리다.</p> <p contents-hash="7263e51a3be112ce1fa7b814ab4a7ec481dde3ef444f81c74258e8f546c87886" dmcf-pid="1cTQNBWIv0" dmcf-ptype="general">에너지 밀도를 높이기 위해 배터리 소재도 전면 개선했다. 기존 요오드계 액체 양극 전해질 방식은 부반응을 막기 위한 분리막 탓에 내부 저항이 커져 충·방전 속도가 떨어졌다. 연구팀은 분리막이 필요 없는 고체 LFP 양극과 리튬금속 음극을 적용해 체적 에너지 밀도를 대폭 끌어올렸다. 아울러 태양광에서는 고체 고분자(PEDOT)를, 약한 실내조명에서는 구리 착물 전해질을 전하 수송 소재로 채택해 발전 효율을 극대화했다.</p> <p contents-hash="0f5a671da360931abe426d7358c6a38f0bbede6abab83d613ce528278279bd96" dmcf-pid="tyucSdztS3" dmcf-ptype="general">성능 검증 결과, 햇빛용 모듈을 적용한 리튬금속 배터리는 표준 태양광 환경에서 10분 만에 70%까지 급속 충전됐으며 327.8mWh/g의 방전 에너지 밀도를 기록했다. 일반 사무실 조도인 1000럭스(lx) 환경에서도 빛만으로 완벽한 충·방전이 이뤄졌다. 전력을 소비하면서 동시에 빛을 비출 경우 사용할 수 있는 배터리 용량이 늘어나는 현상도 확인됐다.</p> <p contents-hash="27d79f0d4fdf5f8d2756731bbdc3880b0e5304ec68d7a200526a906e2dde50c7" dmcf-pid="FW7kvJqFSF" dmcf-ptype="general">이번 기술은 건물 내에서 버려지는 조명 에너지를 회수해 무선 센서와 IoT 기기를 영구 구동하는 실내 자가발전 분야에 폭넓게 쓰일 것으로 기대된다. 2016년 유럽 기준 건물의 연간 에너지 소비량은 전체 에너지 소비량의 약 40%에 달하며, 건물에서 소비되는 에너지의 약 20%가 조명에 사용된다.</p> <p contents-hash="e4bfbe5ab0502acdf996f2becdb09932606337b823134f76d917f26eaf382c90" dmcf-pid="3YzETiB3Tt" dmcf-ptype="general">제1저자인 김병만 UNIST 박사는 “태양전지 칸 수와 소재를 가변화해 배터리 소재별 충전 전압에 맞춘 최적 구동력을 확보했다”며 “현재 상용화된 다양한 배터리 소재에도 적용할 수 있는 설계 전략이 될 것”이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="8adeb60a4cff8fad53dfcd48882e3c89a51b63e286a3b17bc383d4a008765bdb" dmcf-pid="0GqDynb0y1" dmcf-ptype="general">권태혁 UNIST 교수는 “실내외 빛 조건에 맞춰 안정적인 충전이 가능한 구조를 확립해 광충전 이차전지 상용화의 큰 걸림돌을 넘었다”며 “배터리 교체가 까다로운 IoT 기기의 유지보수 비용 문제를 근본적으로 해결할 수 있을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="bf8907f4d4c1bac77d2cab97dbfcf0db8e5f34838b80028e52eba2926bab0891" dmcf-pid="pHBwWLKpC5" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 에너지 저장 분야 국제학술지인 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈(Energy Storage Materials)’ 8월호에 게재됐다. 연구는 한국전력공사와 영국 연구혁신기구(UKRI)의 지원을 받아 수행됐다.</p> <p contents-hash="4e52c5e8e82c71d04c5115d677494626640dcd8976dcefdaaeda040956bf63a9" dmcf-pid="UXbrYo9UCZ" dmcf-ptype="general">울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 AI 도입 넘어 데이터·기간계·통제로…KB증권·SKT·삼성생명 AX 현장 09-02 다음 플레이디, AI 에이전트 42개 구축…글로벌 뷰티 광고 수주 09-02 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
