‘페로브스카이트 태양전지·수소 생산 전기화학 촉 ­

한국 과학 연구원'국가 연구 개발 우수성과 100선거'3개의 기술을 선정서의 장원·김형주·전근 박사에 간판·인증서 전달 기념식 개최 ​ 한국 과학 연구원에서 개발한 3가지 기술이 2018년 국가 연구 개발 우수성과 100선에 이름을 올렸다. 선정된 기술은 효율과 열안정성이 높은 펠로브스카이트 태양전지 기술(서장원 박사팀) 수소와 화학제품을 동시에 생산하는 전기화학촉매 전환 기술(김형주 박사팀) 감도와 투과율이 뛰어난 광개시제 기술(전근 박사팀)이다.​ 국가 연구 개발 우수성과 100선은 국가 발전을 견인한 우수한 과학 기술을 널리 알리고 과학 기술인의 자부심을 높이기 위해서 과학 기술 정보 통신부와 KISTEP(한국 과학 기술 기획 평가원)이 2006년부터 매년 선정하고 있다. 후아 학영은 국가 우수성과 100선거 송쵸은 자리로 간판과 인증서를 전달하는 기념식을 2018년 12월 3일 행 정동의 대회의실에서 열었다.

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서장원 박사팀이 개발한 펠로브스카이트 태양전지 기술은 효율과 열안정성을 겸비하여 에너지·환경 분야의 최우수 성과로 선정됐다. 연구 팀은 2016년 페로브스카이트 태양 전지 기술 이전 이후 이듬해 10월 0.1㎠ 면적의 단위 소자에서 당시 세계 최고 효율이다 22.7%를 기록했다. 이 기록은 신재생에너지를 연구하는 미국재생에너지연구소(NREL)의 공식 차트에 등재되었다. 이 효율은 종래의 실리콘 태양 전지에 버금가거나 기존의 CdTE·CIGS박막 태양 전지의 최고 효율이다 22.1%로 22.6%보다 높다.연구팀의 기술은 고효율 뿐만 아니라 높은 안전성을 갖추고 상용화 가능성을 제시했다. 페로브스카이트 태양 전지에 금속'프탈로시아닌'소재를 도입하고 100℃ 이상 온도에서 고열 안정성과 85℃에서 1,000시간 이상 유지되는 장기 안정성을 확인했다. 이 결과는 2017년 9월<에너지 환경 과학(Energy Environmental Science)>지에 게재됐다.​ 2018년에도 세계 기록이 탄생했다. 연구 팀은 효율과 열 안정성이 함께 높은 1㎠ 소자 페로브스카이트 태양 전지의 효율을 20.9%까지 끌어올렸다. 이 성과는 2018년 7월<네이처 에너지(Nature Energe)>지에 게재됐다. 그 후, 고효율화 기술을 적용한 대면적 모듈 개발에 힘을 쏟고 있다.

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김현주 박사팀은 버려지는 탄소원을 이용해 수소연료, 유기산, 알데히드 등 고부가가치 화학제품을 동시에 하나의 반응기로 생산하는 전기화학촉매전환 기술을 개발했다. 이 기술은 물을 전기분해 수소를 생산하는 기존 기술에 비해 절반 이하의 전기에너지와 과전압을 사용해 획기적인 기술로 평가받았다.연구팀은 종래의 수소 생성 반응에 사용되는 백금 촉매 대신에 저렴한 상용 이황화 몰리브데남 촉매에 간단한 표면 처리 기술을 적용하여 성능과 효율을 높였다. 이 기술은 화석연료를 대체할 수소의 생성 촉매 기술로 주목받는다. 연구 결과는 2017년<어드밴스드 팬 크쇼날모토리올쥬(Advanced Functional Materials)>의 표지 논문으로 실렸다.

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전근 박사팀은 반도체와 디스플레이 산업의 핵심 소재인 옥심계의 광개시제를 개발해 상용화에 성공한 성과를 인정받았다. 삼양사가 이 과정에서 공동연구에 참여했고 기술이전을 받았다. 옥심계 광개시제는 국내 반도체와 디스플레이 산업의 미세 패턴(회로) 공정에 사용되는 소재이다.그동안 글로벌 화학기업인 바스프(BASF)가 옥심계 광개시제 시장을 주도했다. 연구팀이 개발한 소재는 감도와 투과율이 우수하고 제조원가가 낮다는 장점이 있다. 자체 비교 실험 결과, 신소재의 투과는 기존 것보다 4% 높은 것으로 나타났다. 정밀 공정에서는 1%의 차이가 품질에 큰 영향을 미친다. 향후, 이 소재가 수입대체효과를 가져올 것으로 기대된다. 세상의 빛 개시제 시장은 1,000억원 규모에서 향후 10%안팎의 성장이 예상된다.화학연 김성수 원장은 "이번 국가연구개발 우수성과 선정은 그동안 화학연이 축적해온 우수한 연구역량을 입증하는 사례"라며 "앞으로도 우리 연구원은 삶의 질 향상과 국가화학산업 발전에 기여할 수 있는 세계적인 원천기술을 개발할 것"이라고 말했다.