[IT비즈뉴스 최태우 기자] 국내 연구진이 실내조명으로 충전하는 시스템의 배터리 효율성을 크게 높이는 기술을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 송현곤·권태혁 교수 연구팀이 실내조명을 이용한 배터리 시스템의 에너지 효율을 13.2%까지 끌어올리는 데 성공했다고 밝혔다. 이는 그간 개발된 광 충전시스템의 최고 효율인 11.5%를 넘어서는 수치다.

염료감응 태양전지를 이용한 실내조명 발전은 실리콘 태양전지 등과 달리 저조도 상황에서의 광원으로도 전기를 생산할 수 있다. 허나 빛이 없는 조건에서도 안정적으로 쓰기 위해서 생산된 전력을 저장하는 배터리 시스템이 함께 필요하다.

송현곤·권태혁 교수 연구팀은 전극 소재인 리튬망간산화물에 리튬이온을 더 빠르게 집어넣는 방법으로 충전 효율을 높였다.

리튬망간산화물에 전기화학적 자극을 줘 입자를 단일 방향으로 정렬시키고 크기를 키움으로써 리튬이온이 전극에 더 많이 또 빨리 저장될 수 있도록 했다. 입자 하나의 크기는 기존 26나노미터(nm)에서 34나노미터로 커졌다.

이렇게 개발된 시스템은 염료감응 태양전지와 발전으로 얻은 전력을 저장하는 배터리가 합쳐진 것이다. 리튬이온은 배터리 전극에 단위 시간당 더 많이 저장될수록 충전 효율이 높다.

연구팀은 이 같은 시스템을 선행 연구를 통해 개발하고 11.5%의 에너지 변환-저장 효율을 기록했다.

제1 저자인 이명희 에너지화학공학과 박사는 “리튬망간산화물은 리튬이온 배터리에서 일어나는 반응 이외에 리튬이온을 저장하는 또 다른 반응 경로가 있다. 이를 이용해 결정 구조를 정렬시킬 수 있었다”고 설명했다.

권태혁 교수는 “실내조명 발전은 버려지는 전기를 재활용하는 기술일 뿐만 아니라 태양광 발전과 달리 장소나 날씨, 시간 제약이 없다는 장점이 있다”며 “이 시스템을 사용할 경우 실내조명으로 생산한 전기를 효율적으로 쓸 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

송현곤 교수도 “이번 연구가 리튬이온 배터리의 고속충전 등에서도 응용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘에이시에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’의 표지논문으로 선정돼 출판될 예정이다.