DGIST '자가발전형 태양광 패널' 오염 방지 기술 개발 > 지역/사회

풍력으로 전기 만들고, 먼지까지 쓸어낸다 

전기 없이도 고효율 먼지 제거 ‘Nano Energy’에 연구 성과 게재

태양광 패널의 효율을 저하시키는 오염 문제를 외부 전력 없이 해결할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 

DGIST(총장 이건우) 에너지공학과 이주혁 교수 연구팀은 삼성전자 생산기술연구소 승완철 박사팀과 공동으로 풍력으로 전기를 생산해 먼지를 제거하는 자가발전형 태양광 패널 오염 방지 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

이번 기술은 회전형 마찰대전 발전 소자(Rotational Triboelectric Nanogenerator)를 활용해 풍력으로 고전압을 자체 생성한 뒤, 이를 전기역학 스크린(EDS)과 연계해 먼지를 원하는 방향으로 밀어내는 방식이다. 

특히 이번에 개발된 ‘3상 EDS 시스템’은 기존 1상 기술 대비 먼지 제거 효율이 1.6배 향상된 83.48%를 기록했으며, 패널의 전력 변환 효율을 약 96%까지 회복시켰다.

태양광 패널 표면의 먼지는 전력 생산 효율을 급격히 떨어뜨리는 주요 요인이다. 이를 해결하기 위한 EDS 기술은 전기장을 이용해 먼지를 제거하는 방식이다.

별도 세척 장비 없이도 효과를 발휘해 사막, 산악지대, 우주 등 접근이 어려운 지역에서 주목받고 있다. 하지만 기존 EDS는 외부 전원이 필요한 점이 단점으로 지적돼 왔다.

이에 DGIST 연구팀은 지난해 풍력 기반 1상 EDS 기술을 개발했으나, 전극 사이에서 먼지가 좌우로만 움직이며 중력에 의존하는 방식이라 효율성과 적용 범위에 한계가 있었다. 

이번에는 이를 보완해 3상 회전형 발전 소자와 3상 EDS 전극 패턴을 새롭게 설계, 패널 각도와 상관없이 먼지를 원하는 방향으로 이송시켜 제거하는 데 성공했다.

실험 결과, 해당 발전 소자는 최대 1383V의 고전압을 생성했으며, 외부 전력 없이도 자가발전으로 먼지를 효과적으로 제거하는 성능을 입증했다.

이주혁 교수는 “이번 기술은 유지관리 비용을 크게 줄일 수 있는 실용적 해법”이라며 “극한 환경에서도 태양광 발전 시스템의 효율을 안정적으로 유지할 수 있을 것”이라고 기대감을 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘나노미래소재원천기술개발사업’ 및 ‘중견연구사업’의 지원을 받아 수행됐으며, 관련 논문은 에너지 분야 국제 학술지 ‘Nano Energy’에 게재됐다.