[경북도민방송=손중모기자] DGIST 연구진이 태양광 패널의 최대 난제 중 하나인 표면 오염물 제거 문제를 해결할 수 있는 자가발전형 기술을 개발했다.DGIST 에너지공학과 이주혁 교수팀은 삼성전자 생산기술연구소 승완철 박사팀과의 공동연구를 통해 외부 전력 없이 풍력만으로 동작하는 회전형 마찰대전 발전 소자(Rotational TENG) 기반의 3상 전기역학 스크린(EDS) 시스템을 구현했다고 17일 밝혔다.이 기술은 회전 운동을 통해 생성된 마찰 전기를 고전압으로 변환한 후, 정전기장을 활용해 패널 표면의 먼지를 원하는 방향으로 이동시켜 제거하는 방식이다.기존 EDS 기술은 사람이 접근하기 어려운 사막·산악·우주환경에서 각광받아 왔지만, 외부 고전압 전원이 필수적이어서 비용 부담이 컸다.
DGIST는 2024년 풍력으로 자가 구동되는 ‘1상 EDS 시스템’을 선보였으나, 좌우 반복 이동에 의존한 먼지 제거 방식으로 효율 저하와 설치각도 제한 등 실용성에 한계를 드러냈다.이번 연구는 이러한 문제점을 극복하고자, 풍력 구동 3상 회전형 발전 소자와 3상 EDS 전극 구조를 새롭게 설계했다.
이를 통해 먼지를 한쪽 방향으로 지속 이동시켜 더 높은 제거 효율과 유연한 적용 환경을 구현하는 데 성공했다.실험 결과, 새롭게 개발된 시스템은 풍력만으로 최대 1,383V의 고전압을 발생시켰고, 먼지 제거 효율은 83.48%로 기존 1상 시스템 대비 약 1.6배 향상된 성과를 기록했다.
특히 오염된 태양광 패널의 전력 변환 효율(PCE)은 최초 성능의 96% 수준까지 회복됐다.이주혁 교수는 “이번 기술은 외부 전원을 전혀 쓰지 않고도 고효율 먼지 제거가 가능하다는 점에서 의미가 크다”며 “태양광 패널 유지관리 비용 절감은 물론, 다양한 지형과 기후에서도 활용이 가능할 것”이라고 말했다.이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 ‘나노미래소재원천기술개발사업’ 및 ‘중견연구사업’의 성과로, 에너지 분야 세계적 권위 학술지 ‘Nano Energy’에 게재됐다.
제1저자는 DGIST 이철재 석박통합과정생과 양준영 석사과정생이 공동으로 맡았다.
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