디지스트 이주혁 교수팀, 삼성전자 생산기술연구소와 공동연구 개발

디지스트 연구팀이 친환경 에너지인 태양전지 효율을 높이기 위해 바람을 고전압 전기로 변환하는 기술 개발에 성공했다.

이주혁 에너지공학과 교수팀은 태양전지의 표면 오염 제거와 예방으로 태양에너지의 효율을 높일 수 있는 에너지 하베스팅 소자를 개발했다고 5일 밝혔다.

삼성전자 생산기술연구소 승완철 박사와 공동연구를 통해 개발한 이번 소자 기술은 ‘마찰대전 발전소자’를 이용, 마찰력을 전기 에너지로 전환한다.

이를 전기역학 스크린에 활용해 태양전지 표면의 오염 방지와 제거로 태양광 발전 효율을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

태양전지는 친환경에너지로 각광받고 있지만 패널의 표면이 오염되면 에너지 생산량이 급격하게 감소해 주기적인 유지보수가 필수다.

이에 따라 태양전지 패널의 먼지 제거 등 유지보수를 위해 고압수 분사와 관리가 가능한 인력을 투입하고 있다.

하지만 면적이 넓은 사막이나 산악 지역, 우주와 같은 극한 환경 등은 인력 투입이 불가능해 무인으로 태양전지의 표면 오염을 방지하거나 제거하는 기술이 지속적으로 연구되고 있다.

그 중 일정 패턴의 전극에 교류 형태의 고전압을 발생시켜 입자를 이동하게 하는 ‘전기역학 스크린’ 기술을 활용하는 방안이 연구돼 왔다.

이 방법도 교류 전류와 고전압이 필요해 태양전지 발전량에 손실이 발생하는 문제가 존재한다.

연구팀은 일반적으로 소모되거나 버려지는 에너지를 재활용하는 ‘에너지 하베스팅’ 기술을 전기역학 스크린 기술에 적용하는 방안을 착안했다.

바람으로 회전해 고전압의 에너지를 발전시키는 마찰대전 발전소자를 만들었다.

활용 가능성을 확인하기 위해 소자의 회전 속도에 따른 전압 출력의 변화를 기반으로 풍속과 출력의 관계를 분석했다.

그 결과 높은 풍속으로 빠른 회전을 통해 고전압이 생성됐다.

해당 소자를 활용한 ‘자가발전형 전기역학 스크린’을 제작, 패널 표면의 오염 제거를 실행하자 태양전지 출력이 90% 이상 회복되는 것을 확인했다.

이주혁 교수는 “이번 연구를 통해 자연에서 존재하는 바람에너지를 전기에너지로 변환, 태양전지 표면 오염을 방지·제거하는 기술을 개발하게 됐다”며 “향후 보다 발전시켜서 친환경적인 방법으로 미래 에너지원인 태양에너지의 효율을 극대화할 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.

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