정책과 동향
화학(연), 국가연구개발 우수성과 100선 선정 기념식 개최
2019.01.07   |   조회 : 101
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- 효율과 열안정성이 높은 페로브스카이트 태양전지 기술(서장원 박사팀), 
  수소 및 화학제품을 동시에 생산하는 전기화학 촉매전환기술(김형주 박사팀), 
  감도와 투과율이 우수한 광개시제 기술(전근 박사팀)



화학연 우수성과 100선 선정 기념식 사진(왼쪽부터) 김창균 부원장, 김형주 박사, 서장원 박사, 전근 박사, 김성수 원장,
전기원 탄소자원화연구소장, 정택모 화학소재연구본부장


 한국화학연구원에서 개발한 ‘페로브스카이트 태양전지 기술’을 비롯해 에너지‧환경 분야의 총 3개 기술이 2018년 국가연구개발 우수성과 100선*에 선정되어, 연구원은 이를 기념하는 선정 기념식을 12월 3일 오전 9시 행정동 대회의실에서 개최했다. 
* 국가발전을 견인해 온 과학기술 우수 연구성과 역할에 대해 국민의 이해와 관심을 제고하고 과학기술인들의 자긍심을 고취하기 위해 과학기술정보통신부와 KISTEP에서 2006년부터 매년 선정

 2018년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정된 화학(연) 기술은 ‘효율과 열안정성이 높은 페로브스카이트 태양전지 기술(서장원 박사팀)’, ‘수소 및 화학제품을 동시에 생산하는 전기화학 촉매전환 기술(김형주 박사팀)’, ‘감도와 투과율이 우수한 광개시제 기술(전근 박사팀)’이다. 화학(연)은 이날 행사에서, 과학기술정보통신부에서 수여한 우수성과 100선 현판과 인증서를 각 연구책임자에게 전달하고 이를 축하했다. 

 에너지‧환경 분야 최우수 성과로 선정된 화학(연) 서장원 박사팀 연구성과는 효율과 열안정성 두 마리 토끼를 모두 잡은 페로브스카이트 태양전지 기술이다. 연구팀은 2016년 페로브스카이트 태양전지 기술이전 이후, 2017년 10월, 0.1㎠ 면적의 단위 소자에서 세계 최고효율 22.7%를 인증받아 NREL* 차트에 등재됐다. 이는 기존 실리콘 태양전지에 버금가며, 기존 박막 태양전지의 CdTe 및 CIGS 태양전지** 최고효율 22.1%와 22.6%보다 높은 효율에 해당된다. 

 또한, 상용화를 위해서는 높은 효율뿐만 아니라 높은 안정성이 필요한데, 연구팀은 페로브스카이트 태양전지를 구성하고 있는 정공*** 수송 층에 금속 ‘프탈로시아닌’ 소재를 도입하여 100도 이상의 온도에서 높은 열안정성과 85도 1,000시간 이상의 장기안정성을 확인했다. 본 결과는 그 우수성과 파급성을 인정받아 2017년 9월 에너지 인바이런먼털 사이언스(Energy Environ. Sci.) 지에 게재되었다. 

 한편, 연구팀은 올해 효율과 열 안정성이 모두 높은 1㎠ 소자 페로브스카이트 태양전지 세계 최고효율 20.9%를 기록해 7월에 네이처 에너지(IF=46.859) 논문에 게재했으며, 향후 고효율화 기술을 적용한 대면적 모듈 제조를 계속 개발할 계획이다.
* 미국재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory), 태양전지와 같은 신재생에너지를 연구하는 
   미국의 대표적인 국가  연구기관
** CdTe: 카드뮴, 텔레늄, CIGS: 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄
*** 반도체 내에서 전자가 부족한 상태를 나타내는 가상의 입자로서, 전자와는 반대로 양의 전하를 띰

 김형주 박사팀은 버려지는 탄소원을 이용해서, 수소 연료 및 유기산, 알데하이드와 같은 고부가화학제품을 동시에 한 반응기에서 생산하는 전기화학 촉매전환 기술을 개발했다. 기존 물을 전기 분해해서 수소를 생성하는 기술과 비교했을 때 절반 이하의 적은 전기에너지와 과전압을 사용하여 수소 및 화학제품 생산이 가능한 획기적인 전기화학 촉매 반응기술이다. 

 또한, 연구진은 기존 수소생성 반응에 쓰인 백금 촉매 대신, 값싼 상용 벌크 이황화몰리브데넘 촉매에 간단한 표면처리기술을 도입하여 성능 및 효율을 향상시키는 기술을 개발했다. 본 결과는 2017년 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 표지논문에 게재됐다. 향후 화석연료를 대체할 수 있는 수소생성 촉매 기술로 주목받고 있다.

 전 근 박사팀은 반도체와 디스플레이 산업의 핵심소재인 광개시제를 ㈜삼양사와 공동연구 및 기술이전 해 상용화에 성공한 성과를 인정받았다. 옥심계 광개시제는 국내 반도체와 디스플레이 산업의 미세패턴(회로) 공정에 필요한 핵심소재다. 지금까지는 글로벌 화학기업 바스프(BASF)가 옥심계 광개시제 시장을 주도해왔다. 연구팀이 개발한 새로운 소재는 기존 옥심계 광개시제와 비교해 감도 및 투과율이 우수하고 제조원가가 낮다는 장점이 있다. 

 자체 비교실험 결과 기존 옥심계 광개시제와 비교해 투과도가 4% 향상된 것으로 나타났다. 정밀 공정의 특성상 1%의 차이가 품질에 큰 영향을 미치기 때문에 향후 수입대체효과를 기대할 수 있다. 글로벌 광개시제 시장은 1,000억 원 규모로 향후 10% 내외의 성장이 기대된다.

 한국화학연구원 김성수 원장은 선정 기념식에서 “이번 국가연구개발 우수성과 선정은 그동안 화학(연)이 축적해온 우수한 연구 역량을 입증하는 사례다. 앞으로도 화학(연)은 국민 삶의 질 향상과 국가 화학산업 발전에 기여할 수 있는 세계적 원천 기술을 개발해나가겠다”고 말했다.

 화학(연)은 ‘Chemistry for Us(우리를 위한 화학), Chemistry for EARTH(지구를 위한 화학)’ 비전 아래, 탄소자원화, 화학소재, 의약바이오, 미래융합화학 연구 분야에서 국가 화학산업을 선도하는 미래 원천 기술을 개발하고 있다. 



  
  
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