초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 태양광을 이용하여 전기를 생산하고, 이렇게 수확된 전기 에너지를 동시에 저장할 수 있는 안정한 대용량 저장 장치를 포함한 통합 시스템에 대한 기초 연구를 제안하여, 에너지원의 생산/소비에 대한 저공해 통합 선순환 시스템의 단초를 제공하고자 한다. 시스템의 한쪽 면에는 염료 감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)로 구성되어 있고, 다른 한쪽 면에는 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery, RFB)로 구성되어 있다. 이 시스템에서 염료 감응형 태양전지의 전

□ 연구개요
본 연구에서는 태양광을 이용하여 전기를 생산하고, 이렇게 수확된 전기 에너지를 동시에 저장할 수 있는 안정한 대용량 저장 장치를 포함한 통합 시스템에 대한 기초 연구를 제안하여, 에너지원의 생산/소비에 대한 저공해 통합 선순환 시스템의 단초를 제공하고자 한다. 시스템의 한쪽 면에는 염료 감응형 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC)로 구성되어 있고, 다른 한쪽 면에는 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery, RFB)로 구성되어 있다. 이 시스템에서 염료 감응형 태양전지의 전해질과 레독스 흐름 전지의 양극쪽 전해질을 서로 공유하여 사용함으로써 기기의 부피 및 시스템의 단순화를 추구한다. 이렇듯 태양광으로 충전 가능한 RFB는 전기 에너지의 생산과 수확을 동시에 효율적으로 수행할 수 있게 되어 에너지의 선순환을 가능하게 한다. 또한 RFB 자체의 특성상 전기 에너지를 장기간 안정하게 보관할 수 있으며, 대용량 및 모듈화도 쉽다. 마지막으로 기존 전기 에너지도 저장할 수 있기 때문에 태양광으로 충전되는 에너지를 전해질 순환에 쓰이는 펌프계에 투입하여 전체 시스템의 에너지 효율을 더욱더 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 기간 : 2016.06.01.-2017.05.31(12개월, 1차년도)
○ 목표
- 요오드화 아연(ZnI₂) 전해질에 대한 전기화학적 성능평가/분석
- 염료 감응형 태양전지(DSSC)의 개별 구성 및 성능평가/분석
○ 연구결과
- ZnI₂ 전해질 전기화학 성능평가/분석 완료
- DSSC 개별 구성 및 성능평가/분석 완료

○ 기간 : 2017.06.01.-2018.03.31(10개월, 2차년도)
○ 목표
- ZnI₂ 전해질 기반 RFB 제작 및 전기화학 성능 평가/분석
- DSSC와 RFB의 단순 직렬연결을 통한 충전 효율 측정/분
○ 연구결과
- ZnI₂ 전해질 기반 RFB 제작 및 전기화학 성능 평가/분석 완료
- DSSC 모듈 제작 및 RFB와의 단순 직병렬 연결을 통한 충전 효율 측정/분석 완료

○ 기간 : 2018.04.01.-2019.02.28(11개월, 3차년도)
○ 목표
- DSSC+RFB의 통합 시스템 구성 및 성능 측정/분석
○ 연구결과
- DSSC+RFB의 통합 시스템 구성 및 성능 측정/분석 완료

○ 기간 : 2019.03.01.-2019.05.31(3개월, 4차년도)
○ 목표
- DSSC+RFB의 통합 시스템 구성 및 성능 측정/분석
○ 연구결과
- DSSC+RFB의 통합 시스템 구성 및 성능 측정/분석 완료

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 제안하는 통합형 친환경 에너지 저장/변환 시스템은 DSSC를 기반으로 태양광 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키고 이렇게 변환된 전기에너지를 RFB에 저장함으로써 에너지 수확과 저장을 동시에 수행할 수 있다. 또한 DSSC에 사용되는 전해질을 RFB의 양극용 전해질(Catholyte)과 공유하여 사용함으로써 소자 통합에 따른 시스템 전체의 부피를 축소할 수 있으며, 에너지 저장 효율을 향상시킬 수 있다. 게다가 RFB의 음극용 전해질(Anolyte)로써 아연 이온을 적용함으로써 개방회로 전압을 1.4V까지 향상시킬 수 있다. 이러한 전압 대역은 RFB에 주로 적용되던 바나듐(Vanadium) 기반 전해질로 작동되는 시스템(1.26V)과 비교해서도 결코 적지 않은 수치이며, 음극으로써 아연 금속을 사용하기 때문에 기존 리튬 금속을 사용한 사례 대비 안정성을 향상시킬 수 있고, 친환경적이다. 더욱이 상기 시스템은 통합된 에너지 저장/수확 장치의 모듈화가 가능하기 때문에 향후 스마트 그리드(Smart Grid)에 적용하기 수월한 측면이 있으며, 에너지 시장을 결정짓는 핵심트렌드로써의 전기 에너지를 동시에 생산하고 소비하는 프로슈머(Prosumer)시장 확대에도 적합한 아이템이라고 할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 가설 및 최종목표 ... 5
• 1.3. 연차별 연구범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 2.1. 1차년도 ... 8
• 2.2. 2차년도 ... 11
• 2.3. 3,4차년도 ... 14
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 22