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에너지 저장 가능한 스마트 윈도우 기술 개발...탄소중립 지원

등록 2022.08.18 15:55:37

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UST 졸업생 한지수 박사, UST-ETRI 스쿨 김주연 교수 연구

스마트 윈도우에 에너지 충방전 기능 추가, 국제 저널 표지논문

[대전=뉴시스] 에너지 저장 가능한 스마트윈도우 기술을 개발해 국제학술지에 발표한 UST 졸업생 한지수(왼쪽) 박사(1저자)와 UST-ETRI 스쿨 김주연 교수(교신저자). *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 에너지 저장 가능한 스마트윈도우 기술을 개발해 국제학술지에 발표한 UST 졸업생 한지수(왼쪽) 박사(1저자)와 UST-ETRI 스쿨 김주연 교수(교신저자). *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 에너지 충방전 기능을 갖는 스마트 윈도우 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

과학기술연합대학원대학교(UST)는 졸업생 한지수 박사(한국전자통신연구원 스쿨 ICT 차세대소자공학 전공)가 유리의 투과도를 변화시켜 건물의 에너지를 절감할 수 있는 스마트 윈도우에 에너지 충방전 기능을 더한 새 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
 
이 연구성과는 에너지 관련 분야 상위 1.5% 이내 국제 저널인 'International Journal of Energy Research' 6월호 표지 논문으로 게재됐다.(논문명: Dual-function electrochromic supercapacitor with graphene electrode). 한지수 박사가 제1저자, 김주연 UST-ETRI 스쿨 교수(선임연구원)이 교신저자로 참여했다.

이번 연구는 전도성 고분자를 이용한 전기변색 물질과 배터리의 일종인 슈퍼커패시터(고효율 에너지 저장장치)의 특징을 동시에 갖는 다기능성 소자 개발로 향후 건축 자재, 각종 디스플레이, 차량 유리, 항공기 자재 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다.

연구진은 전하 저장에 적합한 전도성 고분자인 'PEDOT:PSS'에 그물망 역할을 할 유기물 'GOPS((3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane)'를 첨가해 전기 화학반응의 안정성을 높였다. PEDOT:PSS는 전도성 고분자로 우수한 전기 전도도와 광투과도, 유연성을 지닌다.

이렇게 개질된 PEDOT:PSS-GOPS에 높은 물리적 유연성과 내구성을 지님과 동시에 슈퍼커패시터로도 적용 가능한 그래핀 전극을 도입했다.

기존에는 전극에 인듐주석화합물(ITO)을 주로 활용했으나 ITO는 화학적 안정성이 떨어지고 분자 구조가 취약하다.

특히 검증을 통해 해당 소자가 낮은 전압에서도 안정적으로 전기변색 특성을 나타내는 것을 확인했고 같은 전류 밀도에서 ITO 대비 충방전 저장 용량이 약 5배 이상 큰 것도 규명했다.

이 소자에 리튬 이온이 들어있는 전해질을 주입한 뒤 전압을 가하면 리튬 이온이 PEDOT:PSS-GOPS로 주입되면서 색이 변하고 충전이 되거나 반대로 투명해지면서 방전이 된다.

1저자로 참여 한지수 박사는 "그래핀 전극이 적용, 에너지 충방전 특성을 갖는 전기변색 기반의 스마트 윈도우"라며 "UST 학위과정 중 수행한 연구의 결과로 투고 후 1년이 넘는 동안 수정 및 보완 과정을 거쳐 국제 학술지에 표지논문으로 게재돼 매우 기쁘다"고 말했다.

김주연 교수는 "그래핀 전극 기반의 전기변색 슈퍼커패시터 기술이 접목된 스마트 윈도우로 적용을 통해 2050 탄소중립 실현에 기여할 수 있을 것"이라고 기대했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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