한국화학연구원(KRICT, 원장 김성수)이 세계일류 수준의 경쟁력을 보유한 2건의 연구성과를 ‘2018년 세계적 혁신기술’로 확정하고 지원에 나선다.

화학연구원은 최근 3년간의 KRICT 혁신기술 중 운영진의 검토를 거쳐 후보를 선발하고, 내·외부 산학연 전문가들의 심의를 거쳐 화학연 장종산 박사팀의 ‘혁신적 MOF 수분흡착제 및 에너지절약형 흡착식 냉방·제습기술’과 서장원 박사팀의 ‘세계선도형 고효율·고안정성 페로브스카이트 태양전지 기술’을 세계적 혁신기술로 선정했다고 밝혔다. 이번 선정에는 연구성과의 질적 우수성, 독창성, 혁신성, 우위성, 파급성 등이 고려됐다.

‘혁신적 MOF 수분흡착제 및 에너지절약형 흡착식 냉방·제습기술’은 친환경 저온 재생 냉방기용 흡착제를 개발해 ‘2018년 Nature Energy지’에 논문을 게재한 성과다. 연구팀은 친환경 흡착식 냉방기에 쓰일 수 있는 저온 재생형 금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework) 수분흡착제를 프랑스의 CNRS 연구소와 공동으로 개발했다.

이는 안정성이 높고 기존 흡착제인 제올라이트 대비 24% 높은 냉방효율, 실리카겔 대비 수분 흡착량 2배 이상의 성능을 가지고 있으며, 55~65℃ 저온 재생이 가능하다. 전기식 에어컨 대비 1/20 이하로 전력사용을 최소화하며, 수분흡착제의 재생 열원으로 70℃ 이하의 태양열·지역난방열·산업폐열에 적용할 수 있다.

현재까지 저온 재생 수분흡착제 특허를 포함해 13편의 MOF 물질 및 응용기술관련 미국특허가 등록됐으며 수분흡착제 합성 및 수분 응용기술 일부에 대해 기술이전 및 사업화가 진행 중이다.

서장원 박사팀은 세계선도형 고효율·고안정성 페로브스카이트 태양전지 기술을 통해 1㎠ 소자 페로브스카이트 태양전지의 효율을 세계최고 수준인 20.9%까지 끌어올렸으며, 동시에 우수한 장기 안정성을 확보하였다. 또한, 과기정통부가 선정한 ‘2018년 국가연구개발 우수성과 100선’에 이름을 올렸다.

연구팀은 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 소재를 집중적으로 연구해왔으며, 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 세계수준의 고효율화 기술을 선보이고 있다.

연구팀은 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 Energy 지’에 게재했다. 최근에는 페로브스카이트 태양전지 상용화를 위한 대면적 모듈 제조 기술을 바탕으로 가볍고 유연한 태양전지를 개발에 힘쓰고 있다.

김성수 화학연 원장은 “세계적 혁신기술이 안정적으로 성과를 창출할 수 있도록 화학연에서 운영 중인 미래시드사업과 수월성 연구그룹 육성사업에 연계할 계획”이라고 밝혔다.