고려대, 낮·밤 가리지 않고 전기 생산하는 ‘투명 태양광 창호’ 기술 개발

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햇빛과 실내조명 모두 활용…투명성·효율·색 재현성 한계 동시에 넘어

고려대학교 융합에너지공학과 겸 에너지환경대학원 전용석 교수 연구팀이 창문처럼 투명한 상태를 유지하면서도 시간과 날씨에 관계없이 24시간 전력을 생산할 수 있는 ‘투명 태양광 창호 기술’을 개발했다. 이번 연구는 한국항공대학교, 한국과학기술연구원(KIST) 연구진과의 공동연구로 수행됐으며, 건물 외피가 에너지를 생산하는 차세대 건축 에너지 기술의 가능성을 제시했다. 기존 투명 태양전지는 투명도를 높이면 발전 효율이 떨어지고, 효율을 높이면 시야가 어두워지는 구조적 한계를 안고 있었다. 또한 빛을 흡수하는 과정에서 색상이 왜곡돼 실제 창문으로 적용하기 어려웠다. 연구팀은 이러한 상충 관계를 구조적 설계 혁신으로 해결했다.

연구팀은 분산 브래그 반사경(DBR)과 양면수광형 실리콘 태양전지를 결합한 하이브리드 구조를 설계했다. 이 구조는 사람이 인지하는 가시광선은 그대로 통과시키고, 눈에 보이지 않는 근적외선만 선택적으로 반사해 태양전지로 유도한다. 이를 통해 실내 밝기와 시야를 유지하면서도 발전 효율을 높일 수 있었다. 특히 태양광 창호 모듈은 75.6%의 빛 투과율을 기록해 일반 창문과 유사한 개방감을 확보했으며, 연색지수 역시 93.8%로 자연광에 가까운 색 재현성을 구현했다. 이는 투명 태양전지의 대표적 문제였던 색 왜곡 현상을 사실상 해소한 성과로 평가된다.

이번 기술의 또 다른 핵심은 낮과 밤을 가리지 않는 발전 구조다. 양면수광형 태양전지의 특성을 활용해 낮에는 태양광을, 밤에는 LED나 형광등 등 실내 조명에서 나오는 빛을 흡수해 전력을 생산한다. 이를 통해 날씨와 일조 조건에 크게 좌우되지 않는 안정적인 전력 공급이 가능해졌다.

연구팀은 이러한 24시간 발전 구조가 기존 건물일체형 태양광(BIPV)의 활용 범위를 획기적으로 확장할 수 있을 것으로 보고 있다.

전용석 교수는 이번 성과가 “창호의 투명성을 유지하면서도 눈에 보이지 않는 에너지원을 적극 활용할 수 있음을 입증했다”고 설명하며, 향후 제로에너지 빌딩은 물론 전기차·자율주행차 창호 등 다양한 산업 분야로의 확장 가능성을 제시했다. 이번 연구는 투명성·발전 효율·색 재현성이라는 세 가지 조건을 동시에 충족한 사례로, 에너지 생산과 건축 디자인의 경계를 허무는 기술적 전환점으로 평가된다.

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