초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
미래 대체 에너지 솔루션 도출을 위한 공동연구센터인 유니스트-헬름홀츠 율리히 미래 에너지 혁신 연구 센터 유치를 통해 한/독 양국간 상호 협력 및 공동 연구를 극대화 하고 향후 Bosch 및 국내 기업들의 참여를 통한 대규모 산학연 클러스터로 발전할 수 있는 기초/응용 융합형 연구센터를 설립하고자 한다.
- 실리콘 기반 텐덤형 및 페로브스카이트 태양전지 안정화 및 대량 생산 기술
- 강유전 분극 설계로 e-h recombination 극소화하여 페로브스카이트 태양광 전지

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
미래 대체 에너지 솔루션 도출을 위한 공동연구센터인 유니스트-헬름홀츠 율리히 미래 에너지 혁신 연구 센터 유치를 통해 한/독 양국간 상호 협력 및 공동 연구를 극대화 하고 향후 Bosch 및 국내 기업들의 참여를 통한 대규모 산학연 클러스터로 발전할 수 있는 기초/응용 융합형 연구센터를 설립하고자 한다.
- 실리콘 기반 텐덤형 및 페로브스카이트 태양전지 안정화 및 대량 생산 기술
- 강유전 분극 설계로 e-h recombination 극소화하여 페로브스카이트 태양광 전지 효율 개선
- 차세대 고용량 고안정형 이차전지 기술
- 매개물질 없는 완전한 이차전지/태양광 일체형 소자 개발을 위한 원천 기술 연구
- 활발한 인적교류를 통한 센터 운영 활성화
- 센터의 지역 거점화를 통한 요소기술 기반 지역 소재 기업들과의 네트워크 구축

■ 전체 내용
[센터 활성화 방안]
미래 대체 에너지 기술의 선점이 절실한 국내 사정을 고려할 때, 관련분야에 대한 국가적 차원의 지속적 대규모 투자와 연구를 진행 중인 율리히 연구소 에너지 및 기후 센터의 축적된 역량 및 노하우에 유니스트가 보유한 세계 최고 수준의 기초 연구 역량을 접목시킴으로써 세계적 수준의 연구 수행은 물론 원천 기술을 확보하여 향후 확장될 대체 에너지 산업을 선점하는 효과를 가질 수 있다.
[공동연구 내용]
기존 실리콘 기반의 태양광 발전의 한계 극복을 위해 가장 유망하다고 판단되는 텐덤형 태양전지 및 페로브스카이트 구조 태양광 소자의 개발 및 양산 가능한 수준의 scale-up 공정을 개발하고자 한다. 또한 재결합 효과로 인한 효율 한계를 극복하고자 강유전 물질의 밴드갭을 조절하여 차세대 태양전지 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 율리히 연구 센터의 컴퓨터 시뮬레이션 역량 및 현실적 재료 설계 연구 능력 등을 공유하여 유니스트의 실험실 규모에서 획득한 소자의 특성 및 신뢰도 확보를 통해 실질적 구현이 가능한 소자를 개발하고자 한다. 나아가, 발전된 에너지를 효율적이고 경제적으로 보관 및 재분배할 수 있는 고용량/고효율 레독스 흐름 전지 및 금속-산소 이차 전지에 대한 원천 기술 및 공정기술을 공동연구를 통해 확보하고자 한다.
[기관유치 및 운영 계획]
율리히 연구소의 에너지 및 기후 센터는 에너지 관련 기초연구에서 세계적 수준에 있는 한국에 연구소를 설립하고 자신들의 독보적인 보유기술을 공동 개발하여 향후 한- 독 산업계 협력 네트워크로 이전하기를 희망하고 있으며 유니스트에 연구소 설립을 위해서 매년 14.8만유로 투자 계획을 수립하고 있다.

■ 1단계
○ 목표
미래 대체 에너지 솔루션 도출을 위한 공동연구센터인 유니스트-헬름홀츠 율리히 미래 에너지 혁신 연구 센터 유치를 통해 한/독 양국간 상호 협력 및 공동 연구를 극대화 하고 향후 Bosch 및 국내 기업들의 참여를 통한 대규모 산학연 클러스터로 발전할 수 있는 기초/응용 융합형 연구센터를 설립하고자 한다.
- 실리콘 기반 텐덤형 및 페로브스카이트 태양전지 안정화 및 대량 생산 기술
- 강유전 분극 설계로 e-h recombination 극소화하여 페로브스카이트 태양광 전지 효율 개선
- 차세대 고용량 고안정형 이차전지 기술
- 매개물질 없는 완전한 이차전지/태양광 일체형 소자 개발을 위한 원천 기술 연구
- 활발한 인적교류를 통한 센터 운영 활성화
- 센터의 지역 거점화를 통한 요소기술 기반 지역 소재 기업들과의 네트워크 구축
○ 내용
[센터 활성화 방안]
미래 대체 에너지 기술의 선점이 절실한 국내 사정을 고려할 때, 관련분야에 대한 국가적 차원의 지속적 대규모 투자와 연구를 진행 중인 율리히 연구소 에너지 및 기후 센터의 축적된 역량 및 노하우에 유니스트가 보유한 세계 최고 수준의 기초 연구 역량을 접목시킴으로써 세계적 수준의 연구 수행은 물론 원천 기술을 확보하여 향후 확장될 대체 에너지 산업을 선점하는 효과를 가질 수 있다.
[공동연구 내용]
기존 실리콘 기반의 태양광 발전의 한계 극복을 위해 가장 유망하다고 판단되는 텐덤형 태양전지 및 페로브스카이트 구조 태양광 소자의 개발 및 양산 가능한 수준의 scale-up 공정을 개발하고자 한다. 또한 재결합 효과로 인한 효율 한계를 극복하고자 강유전 물질의 밴드갭을 조절하여 차세대 태양전지 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 율리히 연구 센터의 컴퓨터 시뮬레이션 역량 및 현실적 재료 설계 연구 능력 등을 공유하여 유니스트의 실험실 규모에서 획득한 소자의 특성 및 신뢰도 확보를 통해 실질적 구현이 가능한 소자를 개발하고자 한다. 나아가, 발전된 에너지를 효율적이고 경제적으로 보관 및 재분배할 수 있는 고용량/고효율 레독스 흐름 전지 및 금속-산소 이차 전지에 대한 원천 기술 및 공정기술을 공동연구를 통해 확보하고자 한다.
[기관유치 및 운영 계획]

■ 2단계
○ 목표
미래 대체 에너지 솔루션 도출을 위한 공동연구센터인 유니스트-헬름홀츠 율리히 미래 에너지 혁신 연구 센터 유치를 통해 한/독 양국간 상호 협력 및 공동 연구를 극대화 하고 향후 Bosch 및 국내 기업들의 참여를 통한 대규모 산학연 클러스터로 발전할 수 있는 기초/응용 융합형 연구센터를 설립하고자 한다.
- 실리콘 기반 텐덤형 및 페로브스카이트 태양전지 안정화 및 대량 생산 기술
- 강유전 분극 설계로 e-h recombination 극소화하여 페로브스카이트 태양광 전지 효율 개선
- 차세대 고용량 고안정형 이차전지 기술
- 매개물질 없는 완전한 이차전지/태양광 일체형 소자 개발을 위한 원천 기술 연구
- 활발한 인적교류를 통한 센터 운영 활성화
- 센터의 지역 거점화를 통한 요소기술 기반 지역 소재 기업들과의 네트워크 구축
○ 내용
[센터 활성화 방안]
미래 대체 에너지 기술의 선점이 절실한 국내 사정을 고려할 때, 관련분야에 대한 국가적 차원의 지속적 대규모 투자와 연구를 진행 중인 율리히 연구소 에너지 및 기후 센터의 축적된 역량 및 노하우에 유니스트가 보유한 세계 최고 수준의 기초 연구 역량을 접목시킴으로써 세계적 수준의 연구 수행은 물론 원천 기술을 확보하여 향후 확장될 대체 에너지 산업을 선점하는 효과를 가질 수 있다.
[공동연구 내용]
기존 실리콘 기반의 태양광 발전의 한계 극복을 위해 가장 유망하다고 판단되는 텐덤형 태양전지 및 페로브스카이트 구조 태양광 소자의 개발 및 양산 가능한 수준의 scale-up 공정을 개발하고자 한다. 또한 재결합 효과로 인한 효율 한계를 극복하고자 강유전 물질의 밴드갭을 조절하여 차세대 태양전지 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 율리히 연구 센터의 컴퓨터 시뮬레이션 역량 및 현실적 재료 설계 연구 능력 등을 공유하여 유니스트의 실험실 규모에서 획득한 소자의 특성 및 신뢰도 확보를 통해 실질적 구현이 가능한 소자를 개발하고자 한다. 나아가, 발전된 에너지를 효율적이고 경제적으로 보관 및 재분배할 수 있는 고용량/고효율 레독스 흐름 전지 및 금속-산소 이차 전지에 대한 원천 기술 및 공정기술을 공동연구를 통해 확보하고자 한다.
[기관유치 및 운영 계획]

■ 3단계
○ 목표
미래 대체 에너지 솔루션 도출을 위한 공동연구센터인 유니스트-헬름홀츠 율리히 미래 에너지 혁신 연구 센터 유치를 통해 한/독 양국간 상호 협력 및 공동 연구를 극대화 하고 향후 Bosch 및 국내 기업들의 참여를 통한 대규모 산학연 클러스터로 발전할 수 있는 기초/응용 융합형 연구센터를 설립하고자 한다.
- 실리콘 기반 텐덤형 및 페로브스카이트 태양전지 안정화 및 대량 생산 기술
- 강유전 분극 설계로 e-h recombination 극소화하여 페로브스카이트 태양광 전지 효율 개선
- 차세대 고용량 고안정형 이차전지 기술
- 매개물질 없는 완전한 이차전지/태양광 일체형 소자 개발을 위한 원천 기술 연구
- 활발한 인적교류를 통한 센터 운영 활성화
- 센터의 지역 거점화를 통한 요소기술 기반 지역 소재 기업들과의 네트워크 구축
○ 내용
[센터 활성화 방안]
미래 대체 에너지 기술의 선점이 절실한 국내 사정을 고려할 때, 관련분야에 대한 국가적 차원의 지속적 대규모 투자와 연구를 진행 중인 율리히 연구소 에너지 및 기후 센터의 축적된 역량 및 노하우에 유니스트가 보유한 세계 최고 수준의 기초 연구 역량을 접목시킴으로써 세계적 수준의 연구 수행은 물론 원천 기술을 확보하여 향후 확장될 대체 에너지 산업을 선점하는 효과를 가질 수 있다.
[공동연구 내용]
기존 실리콘 기반의 태양광 발전의 한계 극복을 위해 가장 유망하다고 판단되는 텐덤형 태양전지 및 페로브스카이트 구조 태양광 소자의 개발 및 양산 가능한 수준의 scale-up 공정을 개발하고자 한다. 또한 재결합 효과로 인한 효율 한계를 극복하고자 강유전 물질의 밴드갭을 조절하여 차세대 태양전지 연구를 진행하고자 한다. 이를 위해 율리히 연구 센터의 컴퓨터 시뮬레이션 역량 및 현실적 재료 설계 연구 능력 등을 공유하여 유니스트의 실험실 규모에서 획득한 소자의 특성 및 신뢰도 확보를 통해 실질적 구현이 가능한 소자를 개발하고자 한다. 나아가, 발전된 에너지를 효율적이고 경제적으로 보관 및 재분배할 수 있는 고용량/고효율 레독스 흐름 전지 및 금속-산소 이차 전지에 대한 원천 기술 및 공정기술을 공동연구를 통해 확보하고자 한다.
[기관유치 및 운영 계획]

□ 연구개발성과
[센터 활성화 및 운영]
율리히 연구소 국제협력팀을 통해 센터 지원 독립 기금 조성에 대한 기관 차원에서의 협의와 함께 기 체결한 MOU보다 한단계 더 법률적 구속력이 있는 공동연구에 대한 협약을 체결함으로써, 율리히 연구소에서의 인력 파견은 물론 UNIST에서의 지속적 인력파견을 통한 공동연구 인프라 확립.
[공동연구]
2019년 하반기 율리히에서 개최된 워크샵에서 센터 참여 교수인 강석주 교수의 학생을 중장기 파견을 약속하였고, UNIST의 해수 배터리 센터 김영식 교수 연구팀의 네트워크 합류 및 UNIST 석상일 교수의 IEK-5와의 공동 연구 본격화에 대한 상호 양해가 이루어져 2020년 상반기 율리히에서 진행할 예정이었던 연합 워크샵에 함께 참석하여 이를 기점으로 본격적 연구 교류를 추진코자 하였으나, 모든 계획이 COVID-19의 창궐로 인해 무기한 연기가 되었음. 기 계획은 현재 양국의 COVID-19 상황이 개선되면 바로 수행할 예정임.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1) 기술/학술적 측면: 공동연구를 통하여 새로운 패러다임의 융합된 소재 및 소자연구가 이루어지고, 결과적으로 새로운 학문분야 창출과 함께 기술을 선도할 것으로 기대된다.
2) 경제/산업적 측면: 에너지 생산 및 저장 분야에서 세계적인 연구력을 보유하고 있는 율리히 연구소와의 공동연구를 실시하여 다양한 응용을 구현할 수 있는 시스템을 제조하여 새로운 산업을 창출하는데 필요한 산업원천기술을 확보하게 될 것이다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 6
• 제1장 연구개발 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 15
• 4. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 16
• 5. 목표 미달 시 원인분석 ... 27
• 6. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 28
• 7. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 28
• 제2장 기관유치 및 운영 ... 29
• 1. 해외연구기관 유치 목적 및 필요성 ... 29
• 2. 공동연구센터 운영 현황 ... 29
• 3. 해외연구기관의 협력 성과 ... 30
• 4. 해외연구기관 유치 노력 및 성과 ... 30
• 5. 공동연구센터 자립 및 활용계획 ... 30
• 6. 사업추진과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 31
• [붙임 1] 해외우수연구기관유치사업 연차별 목표 및 달성도 현황 ... 34
• [붙임 2] 해외우수연구기관유치사업 예산 확보 및 사용 실적 ... 42
• [붙임 3] 해외우수연구기관유치사업 대표 성과 ... 49
• 끝페이지 ... 59