고려대학교(총장 김동원) 융합에너지공학과 겸 에너지환경대학원(그린스쿨) 전용석 교수 연구팀은 한국항공대와 한국과학기술연구원(KIST) 연구팀과 함께 창문과 유사한 투명도를 유지하면서 낮에는 햇빛, 밤에는 실내 조명으로 전력을 생산할 수 있는 투명 태양광 창호 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

기존 투명 태양전지는 투명도를 높일 경우 발전 효율이 떨어지고, 효율을 높이면 투명도가 낮아지는 한계가 있었다. 또한 박막 태양전지는 빛을 흡수하는 과정에서 색상이 왜곡돼, 차세대 에너지 시스템으로 주목받는 창호형 건물일체형태양광(BIPV)에 적용하는 데 제약이 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 가시광선은 그대로 통과시키고, 눈에 보이지 않는 근적외선만 선택적으로 반사해 태양전지로 유도하는 구조를 설계했다. 이를 통해 창문 수준의 투명도를 유지하면서도 발전 효율을 높일 수 있도록 했다.

또 양면 태양전지의 특성을 활용해 낮에는 태양광을, 밤에는 발광다이오드(LED)와 형광등 등 실내 조명빛을 흡수해 전력을 생산하는 24시간 발전 구조를 구현했다. 이 방식은 시간대와 날씨 변화에 따른 발전량 변동을 줄이는 데 초점을 맞췄다.

연구팀이 개발한 태양광 창호 모듈은 75.6%의 빛 투과율을 확보해 실제 창문과 유사한 밝기를 유지했으며, 빛의 색 재현 정도를 나타내는 연색지수는 93.8%로 측정됐다. 이는 기존 투명 태양전지에서 지적돼 온 색 왜곡 문제를 개선한 결과다.

전용석 교수는 “창호의 투명성을 유지하면서 적외선과 실내 조명까지 에너지원으로 활용할 수 있음을 확인했다”며 “향후 제로에너지 건물과 차량 창호 등 다양한 분야로의 적용 가능성을 검토하고 있다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행됐다.