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‘페로브스카이트 태양전지·수소 생산 전기화학 촉매·옥심계 광개시제’ 국가 우수성과 100선 선정

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한국화학연구원 ‘국가연구개발 우수성과 100선’ 3개 기술 선정서장원·김형주·전근 박사에 현판·인증서 전달 기념식 개최​한국화학연구원에서 개발한 3개 기술이 2018년 국가연구개발 우수성과 100선에 이름을 올렸다.
선정된 기술은 ▲효율과 열안정성이 높은 페로브스카이트 태양전지 기술(서장원 박사팀) ▲수소 및 화학제품을 동시에 생산하는 전기화학 촉매 전환 기술(김형주 박사팀) ▲감도와 투과율이 우수한 광개시제 기술(전근 박사팀)이다.
​국가연구개발 우수성과 100선은 국가 발전을 견인한 우수 과학기술을 널리 알리고 과학기술인의 자긍심을 높이기 위해 과학기술정보통신부와 KISTEP(한국과학기술기획평가원)이 2006년부터 매년 선정하고 있다.
화학연은 국가 우수성과 100선 선정자에게 현판과 인증서를 전달하는 기념식을 2018년 12월 3일 행정동 대회의실에서 열었다.

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서장원 박사팀이 개발한 페로브스카이트 태양전지 기술은 효율과 열안정성을 모두 갖춰 에너지·환경 분야의 최우수 성과에 뽑혔다.
연구팀은 2016년 페로브스카이트 태양전지 기술이전 이후, 이듬해 10월 0.1㎠ 면적의 단위소자에서 당시 세계 최고 효율인 22.7%를 기록했다.
이 기록은 신재생에너지를 연구하는 미국재생에너지연구소(NREL)의 공식 차트에 등재됐다.
이 효율은 기존 실리콘 태양전지에 버금가며, 기존 CdTE·CIGS 박막 태양전지의 최고 효율인 22.1%와 22.6%보다 높다.
​연구팀의 기술은 고효율뿐만 아니라 높은 안정성을 갖춰 상용화 가능성을 보여줬다.
페로브스카이트 태양전지에 금속 ‘프탈로시아닌’ 소재를 도입해 100℃ 이상 온도에서 높은 열안정성과 85℃에서 1,000시간 이상 유지되는 장기안정성을 확인했다.
이 결과는 2017년 9월 지에 게재됐다.
​2018년에도 세계 기록이 탄생했다.
연구팀은 효율과 열안정성이 모두 높은 1㎠ 소자 페로브스카이트 태양전지의 효율을 20.9%까지 끌어 올렸다.
이 성과는 2018년 7월 지에 게재됐다.
이후 연구팀은 고효율화 기술을 적용한 대면적 모듈 개발에 주력하고 있다.

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김형주 박사팀은 버려지는 탄소원을 이용해 수소 연료, 유기산, 알데하이드 등 고부가 화학제품을 동시에 한 반응기에서 생산하는 전기화학 촉매 전환 기술을 개발했다.
이 기술은 물을 전기분해해 수소를 생산하는 기존 기술에 비해, 절반 이하의 전기에너지와 과전압을 사용해 획기적인 기술로 평가받았다.
​연구팀은 기존 수소 생성 반응에 쓰이는 백금 촉매 대신, 값싼 상용 이황화몰리브데넘 촉매에 간단한 표면 처리 기술을 적용해 성능과 효율을 높였다.
이 기술은 화석 연료를 대체할 수 있는 수소 생성 촉매 기술로 주목받는다.
연구결과는 2017년 지의 표지논문으로 게재됐다.

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전근 박사팀은 반도체와 디스플레이 산업의 핵심 소재인 옥심계 광개시제를 개발하고 상용화에 성공한 성과를 인정받았다.
이 과정에서 삼양사가 공동연구에 참여했고 기술이전을 받았다.
옥심계 광개시제는 국내 반도체와 디스플레이 산업의 미세패턴(회로) 공정에 쓰이는 소재다.
​지금까지 글로벌 화학기업 바스프(BASF)가 옥심계 광개시제 시장을 주도했다.
연구팀이 개발한 소재는 감도와 투과율이 우수하고 제조 원가가 낮다는 장점이 있다.
자체 비교 실험 결과, 새 소재의 투과도는 기존 것보다 4% 높은 것으로 나타났다.
정밀 공정에서는 1% 차이가 품질에 큰 영향을 미친다.
앞으로 이 소재가 수입 대체효과를 가져 올 것으로 기대된다.
세계 광개시제 시장은 1,000억 원 규모로 향후 10% 내외 성장이 예상된다.
​김성수 화학연 원장은 “이번 국가연구개발 우수성과 선정은 그동안 화학연이 축적해 온 우수한 연구 역량을 입증하는 사례”라며 “앞으로도 우리 연구원은 삶의 질 향상과 국가 화학산업 발전에 기여할 수 있는 세계적 원천 기술을 개발할 것”이라고 말했다.