국내 연구진이 햇빛으로 전기를 생산하면서 빛의 밝기도 조절하는 스마트 창호형 유기계 기능성 필름을 개발했다.

이 필름은 기존 건축물뿐 아니라 곡률(구부러진 정도)이 있는 곳에도 적용할 수 있어 향후 자동차·항공기 등과 같은 다양한 시장으로의 확대와 함께 상용화가 기대된다.

스마트 창호 필름을 한국재료연구원 창문에 설치한 모습./한국재료연구원/

한국재료연구원(원장 이정환)은 에너지전자재료연구실 김소연, 임동찬 박사 연구팀이 국내 최초로 유기물 기반의 스마트 창호(smart window) 필름을 개발했다고 6일 밝혔다.

스마트 창호는 상황에 따라 색을 변화시켜 밝기를 조절, 건물의 에너지 손실을 줄일 수 있는 게 장점이다. 하지만 기존 기술은 무기물을 기반으로 제작돼 고온 공정을 필요로 하거나 유연성 측면에서 어려움이 많았다. 이에 연구팀은 무기물이 아닌 유기물을 기반으로 높은 성능을 갖는 태양전지와 전기변색 소자의 제작을 통해 이 문제를 해결했다.

고효율을 유기태양전지의 경우, 전자수송층과 광활성층 사이에 유기분자를 도입해 제작했으며, 이를 통해 전자수소층과 광활성층 사이의 계면 접합 측면에서 특성을 높여 향상된 유연성을 얻고, 대면적 소자화에서도 높은 성능을 확인했다.

특히 이 기술을 통해 전기 생산은 물론 태양전지의 전기에너지를 통해 스스로 빛의 밝기를 조절하도록 하는 유기계 전기변색-태양전지 융합 모듈을 만드는데 성공했다.

김소연 박사

임동찬 박사

김소연 선임연구원은 “이번 연구는 유기물을 기반으로 고성능의 태양전지와 전기변색 소자를 융합해 스마트 창호 시장의 새로운 방향을 제시했다는 측면에서 큰 의미가 있다”고 말했으며, 임동찬 책임연구원은 “유기태양전지와 전기변색 소자뿐 아니라 사물인터넷(IoT) 센서와의 융합을 통해 향후 스마트시티 구축에도 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이번 연구결과는 세계적 권위의 학술지 네이처 자매지인 커뮤니케이션 머티리얼즈와 어드밴스드 사이언스, 켐 서스 켐, 케미칼 엔지니어링 저널에 게재 됐다. 4월 7일과 6월 18일자에 각각 온라인으로 동시 게재됐다.

김정민 기자 jmkim@knnews.co.kr