장종산 박사팀의 ‘혁신적 MOF 수분흡착제 및 에너지절약형 흡착식 냉방·제습기술’은 친환경 저온 재생 냉방기용 흡착제를 개발해 2018년 Nature Energy지에 논문을 게재한 성과다.
친환경 흡착식 냉방기는 전기를 거의 쓰지 않고 물(냉매)과 흡착제, 태양열 등으로 실외기가 없이 구동할 수 있는 장치다.
연구팀은 친환경 흡착식 냉방기에 쓰일 수 있는 저온 재생형 금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework·MOF) 수분흡착제를 프랑스의 CNRS 연구소와 공동으로 개발했다. 이는 안정성이 높고 기존 흡착제인 제올라이트 대비 24% 높은 냉방효율, 실리카겔 대비 수분 흡착량 2배 이상의 성능을 가지고 있고 55~65℃ 저온 재생이 가능하다. 전기식 에어컨 대비 1/20 이하로 전력사용을 최소화하며 수분흡착제의 재생 열원으로 70℃ 이하의 태양열·지역난방열·산업폐열에 적용할 수 있다.
연구팀은 2012년부터 Advanced Materials지 속표지 논문에 게재했고 최초의 저온 재생 수분흡착제 미국특허를 등록해 차세대 수분흡착제 기술을 이끌고 있다. 현재까지 저온 재생 수분흡착제 특허를 포함해 13편의 MOF 물질 및 응용기술관련 미국특허를 등록해 특허기술 포트폴리오를 구축하고 있으며, 수분흡착제 합성 및 수분 응용기술 일부에 대해 기술이전 및 사업화를 진행중이다.
서장원 박사팀은 세계선도형 고효율·고안정성 페로브스카이트 태양전지 기술을 통해 1㎠ 소자 페로브스카이트 태양전지의 효율을 세계 최고 수준인 20.9%까지 끌어올렸고 동시에 우수한 장기 안정성을 확보했다. 또한 과기정통부 2018년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정된 바 있다.
연구팀은 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 소재를 집중적으로 연구해왔고 고효율화 기술력을 바탕으로 단위소자에서부터 대면적 모듈에 이르기까지 성능을 높이기 위한 연구에 매진하고 있다. 인증효율은 0.1㎠ 단위소자 22.7%, 1㎠ 소자 20.9%, 90㎠ 모듈 17.1%을 받아서 세계 수준의 고효율화 기술을 선보이고 있다.
연구팀은 태양전지의 효율 향상을 위한 연구를 계속하는 한편 상용화를 위해 페로브스카이트 소자의 내구성 확보에도 힘을 쏟았다. 20% 이상의 고효율 소자에서 고온(60℃)에서 500시간, 광조사하에서 300시간 이상 우수한 장기안정성을 보였고 이에 대한 연구 결과는 2018년 Nature Energy지에 게재했다. 최근에는 페로브스카이트 태양전지 상용화를 위한 대면적 모듈 제조 기술을 바탕으로 가볍고 유연한 태양전지를 개발에 힘쓰고 있다.
김성수 화학연 원장은 “기존 우수성과 제도를 전면 개편해 지난해부터 KRICT 혁신기술 및 세계적 혁신기술 선정제도를 운영하고 있다”며 “향후 세계적 혁신기술 선정대상에 대해 장기적, 안정적으로 성과를 창출할 수 있도록 기관차원의 지원을 확대해 나갈 것”이라고 말했다.
/대전=박희윤기자 hypark@sedaily.com
