UNIST "실내조명 재활용해 충전할 수있는 이차전지 개발"

연구 개념도 (EES 저널 표지) 실내조명으로부터 생산, 저장된 에너지로 IoT 기기를 작동함으로써 사용자가 실시간으로 실내 환경 정보를 확인하는 모습을 보여줌, [사진 UNIST]

실내 조명을 이용해 이차전지를 충전할 수 있는 기술이 나왔다.

울산과학기술원(UNIST) 송현곤-권태혁 교수팀은 어두운 조명에도 반응해 전기를 생산한 후 저장까지 가능한 ‘염료감응 광(光)충전 전지’를 개발했다고 21일 밝혔다. 빛을 이용해 전기를 생산하는 ‘염료감응 태양전지’와 ‘리튬 이차전지’를 결합한 것이다. 이를 이용해 사물인터넷 (IoT) 기기를 작동하는 데도 성공해 상용화에도 한 걸음 다가섰다. 기술이 상용화 되면 도심에서 조명으로 낭비되는 빛을 전기로 바꿨다가 필요할 때 쓰는 ‘에너지 재활용’도 가능해 질 것으로 보인다.

광전지는 빛에 반응하는 물질을 이용해 전기를 생산한다. 다양한 광전지 중 염료감응 태양전지는 낮은 밝기의 실내 조명에서도 전기 생산이 가능하지만, 이를 위해서는 전기 저장 장치가 꼭 필요하다. 공동연구팀은 이차전지를 이용해 이전까지 쓰던 저장 장치 보다 더 많은 전기 에너지를 저장하는 방법을 찾아냈다. IoT의 확산을 위해서는 배터리 수명이 중요한데, 연구팀이 실내 발전에 적합한 고효율의 전지를 개발한 것이다.

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

현재 실내조명에서 나오는 빛 에너지는 대부분 소실되는 폐광 자원이다. 권 교수는 “실내 조명은 전체 에너지 소비의 10%에 육박할 정도라 에너지 재활용 효과가 있을 것"이라고 내다봤다. 송 교수는 “새로 개발한 광충전 전지는 실내 조명 아래서 11.5%라는 에너지변환 저장효율을 달성했다"며 "이는 저조도 환경에서 세계 최고 수준"이라고 밝혔다. 연구팀은 광충전 전지 6개를 직렬로 연결해 실내조명(LED)으로 10분 충전한 후 상용 IoT 센서를 작동하는 데도 성공해 상용화 가능성도 입증했다.

이번 연구는 지난 20일 에너지 분야 학술지인 에너지 및 환경과학(EES)에 표지 논문으로 게재됐다.

권유진 기자 kwen.yujin@joongang.co.kr