‘태양광 발전‧LED 디스플레이를 하나로’ 신기술 개발

- 부경대‧한국에너지기술연구원 공동연구 … 국제학술지 게재‧특허등록

하나의 모듈로 낮에는 태양광 발전을, 밤에는 LED 디스플레이로 활용할 수 있는 ‘고효율 태양광용 LED 디스플레이 모듈’이 개발됐다.

국립부경대학교(총장 장영수)는 신동윤 교수(나노융합공학과) 연구팀과 강기환 한국에너지기술연구원 태양광연구단 책임연구원 연구팀이 공동연구를 통해 태양광-디스플레이 융합 신기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

공동연구팀은 태양광 모듈과 LED 디스플레이 모듈을 융합하면서도, 태양광 모듈의 전기 생산효율 감소를 3%까지 획기적으로 낮추는 데 성공했다.

이번에 개발된 모듈을 건물 외벽에 설치하면 전기만 생산하는 기존 태양광 모듈과 달리, 전기 생산은 물론 미디어 재생 기능까지 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

기존 LED 디스플레이 모듈은 태양광 모듈에 도달하는 태양 빛을 과도하게 가려 태양광 모듈 전기 생산효율을 23%나 감소시키면서 두 모듈 융합에 한계가 있었다. 또 LED 디스플레이의 수명이 태양광 모듈보다 짧아 고장 시 태양광 모듈까지 함께 교체해야 하는 문제도 있었다.

연구팀은 격자 구조를 적용해 이 같은 문제들을 해결해냈다. 격자의 교차점에 LED를 설치하고, 격자의 빈 곳으로 태양 빛이 태양광 모듈에 간섭 없이 도달하도록 해 탈부착이 가능한 태양광용 LED 디스플레이 모듈을 개발한 것.

특히 격자 구조를 적용하면 태양고도에 따라 태양 빛이 비스듬하게 모듈에 입사할 때 격자 그림자로 전기 생산효율이 감소하는 또 다른 문제가 발생하지만, 연구팀은 격자 구조 벽면에 반사판을 설치해 태양 빛을 태양광 모듈로 재 반사되도록 하는 방식으로 이 문제까지 해결해냈다.

연구팀이 이 모듈을 서울의 한 건물에 장착한 시뮬레이션을 진행한 결과 낮 동안 생산한 전기로 밤에 LED 디스플레이 모듈을 최대 22시간 작동할 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 이번 연구결과를 담은 논문 ‘Grid-type LED media façade with reflective walls for building-integrated photovoltaics with virtually no shading loss’을 국제학술지 <Applied Energy>(IF: 11.2)에 게재한 데 이어, 연구성과물의 특허등록까지 최근 마쳤다.

신동윤 교수는 “이번 연구로 개발한 모듈 기술이 한국의 태양광 산업뿐만 아니라 디스플레이, 건설 등 관련 산업에서의 기술경쟁력 유지에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.

※ 붙임: 1. 연구팀 사진(신동윤(왼쪽), 강기환) 2. 격자형 LED 디스플레이 모듈을 이용하여 광고 및 영상 재생이 가능한 건물 일체형 태양광 모듈 이미지. 3. (a) 반사 수직벽을 가진 격자형 LED 디스플레이 모듈을 태양광 모듈에 부착한 개념도 및 (b) 반사 수직벽에 의해 비스듬하게 입사한 태양광이 태양광 모듈로 지향되는 개념도