UNIST의 페로브스카이트 태양전지 기술이 이산화탄소 저감을 위한 ‘태양광 활용 자동차’ 개발에 도전한다.
UNIST와 현대차그룹은 10일(금) 오후 2시 대학본부 6층 대회의실에서 ‘현대차그룹-유니스트 모빌리티용 차세대 태양전지 공동연구실(이하 공동연구실)’ 협약 및 현판 전달식을 진행하고, 공동연구의 시작을 알렸다. 공동연구실은 2022년 6월부터 2025년 5월까지 3년간 운영된다.
현대차•기아는 자동차 지붕(루프)를 이용해 태양광 발전을 하고 충전하는 ‘솔라 루프(solar roof)’를 출시해 일부 차량에 적용하고 있다. 솔라 루프에는 태양전지 패널이 들어 있어, 태양 아래 차량을 놔두면 배터리를 충전할 수 있다. 주행하면서 충전 가능하며, 이산화탄소도 배출하지 않아 친환경 자동차 기술로 주목받는다.
솔라 루프가 더 보편적으로 사용되려면 무게와 효율 면에서 개선이 필요하다. 현재 가장 보편적으로 사용되는 실리콘 태양전지는 안전성이 높고 저렴하지만, 무겁고 최고효율 26%라는 기술적 한계에도 도달했다. 이에 공동연구실은 차량용 태양전지에 적합한 ‘고효율 대면적 페로브스카이트-실리콘 탠덤 소자’를 만드는 핵심기술에 도전한다.
자동차 지붕에 태양전지를 설치하는 솔라 루프 시스템(왼쪽)에 고효율 대면적 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지(오른쪽)을 적용하는 게 연구진의 최종 목표다. | 이미지 출처: 현대자동차, (주)프런티어에너지솔루션
석상일 에너지화학공학과 특훈교수는 “모빌리티용 태양전지는 가볍고 단위면적당 효율이 높은 게 매우 중요하다”며 “태양광을 흡수하는 파장 대역이 서로 다른 페로브스카이트와 실리콘을 쌓은 ‘페로브스카이트-실리콘 탠덤 소자’를 제작해 세계 최고효율에 도전할 것”이라고 말했다.
공동연구실은 연구 목표 달성을 위해 페로브스카이트 밴드갭 제어(석상일 교수팀), 대면적 코팅법 개발(최경진 교수팀), 전하전달 소재 개발(양창덕 교수팀), 하부 실리콘 셀 제조기술 개발(서관용 교수팀) 등 각각의 요소 기술의 극대화와 최적화를 수행할 계획이다. 각 과업별 목표는 태양전지 분야에서 뛰어난 실력을 갖춘 UNIST 연구자가 맡게 된다.
석 교수는 “페로브스카이트 태양전지는 UNIST가 개척하고 발전시켜 온 분야인 만큼 개척자로서 (상용화 등에 대한) 책임의식을 가지고 있다”며 “혼자 문제를 푸는 것은 어렵지만 유능한 교수님들과 함께 하기 때문에 도전적인 과제도 해결 가능하다고 믿는다”며 공동연구실 참여 연구진과 함께 의지를 다졌다.
석상일 교수가 공동연구실 출범에 대해 감사 인사를 하며, 앞으로의 연구의지를 밝혔다. | 사진: 김경채
현대자동차는 현재 출시된 솔라 루프보다 뛰어난 성능을 확보하기 위해서 ‘광전변환효율 30% 달성’이라는 목표를 세웠다. 태양광 발전으로 추가 주행거리를 20km 정도 늘리려면 그 정도 효율이 필요하다고 분석된 것. 박순찬 현대자동차 상무는 “독일에서도 ‘매우 도전적’이라고 할 정도로 어려운 과제”라면서도 “UNIST와 함께 어려움을 극복하고 3년 동안 기술의 실현 가능성을 확인해볼 것”이라고 말했다.
이종수 현대자동차 선행기술원장은 “2050년 탄소배출 제로를 목표로 하면, 자동차가 배출하는 온실가스도 2030년까지 지금보다 24%를 줄여야 하는 상황”이라며 “UNIST의 앞선 기술력을 활용해 ‘솔라 루프’ 기술을 고도화해 자동차 분야에서도 탄소중립에 기여할 것”이라고 밝혔다.
(왼쪽부터)이종수 현대자동차 선행기술원장과 이용훈 UNIST 총장이 ‘현대차그룹-유니스트 모빌리티용 차세대 태양전지공동연구실’ 협약과 현판 전달식에서 기념사진을 촬영했다. | 사진: 김경채
이용훈 총장은 “UNIST는 페로브스카이트 단일소자 태양전지의 세계 최고효율(25.7%)를 보유 중이며, 석상일 특훈교수와 최경진 교수, 양창덕 교수를 주축으로 효율 35%에 도전하는 알키미스트 과제(연구책임자: 최경진)를 현재 진행 중”이라며 “현대차그룹과의 공동연구실 사업을 통해 모빌리티용 태양전지에서도 좋은 성과를 올려 자동차뿐 아니라 선박, 건물 등 폭넓은 분야에 적용될 태양전지 기술을 개발하길 바란다”고 기대했다.
그는 이어 “UNIST에 부임하면서부터 울산에 있는 현대자동차와 협업할 것이 없는지 궁리해왔는데, 태양전지 분야에서 좋은 기회가 생겼다”며 “현대차그룹과의 차세대 태양전지 공동연구실을 시작으로 UNIST와 현대차그룹 간의 관계가 더욱 발전되길 바란다”고 덧붙였다.
이날 행사에는 UNIST의 이용훈 총장과 김성엽 공과대학장, 송현곤 에너지화학공학과장, 석상일 에너지화학공학과 교수, 최경진 신소재공학과 교수, 양창덕 에너지화학공학과 교수, 서관용 에너지화학공학과 교수, 이용희 에너지화학공학과 연구교수가 참여했다. 현대차그룹에서는 이종수 현대자동차 선행기술원장과 오정훈 현대엔지비 대표, 박순찬 현대자동차 상무, 이종국 현대자동차 상무, 오기환 현대엔지비 팀장, 김준배•이병홍 현대자동차 책임연구원, 장국진 현대엔지비 책임매니저가 참석했다.
