식물의 광합성 원리를 응용한 신개념의 염료가 주목받고 있다. 과거에는 염료가 섬유에 색깔을 내는 섬유 염색 산업에 주로 이용되어 왔으나, 최근에는 태양전지, 편광필름, 컬러필터, 잉크, 토너 등과 같은 고부가가치 소재 산업으로 그 영역을 확대하고 있다.
대표적인 예로 염료 감응 태양전지를 들 수 있다. 현재 염료감응 태양전지는 상용화된 폴리실리콘 기반의 태양전지에 비하여 제조 비용을 최대 5분의1 수준으로 낮출 수 있으며, 더불어 에너지 변환 효율이 담보만 된다면 태양광 산업의 새로운 전환점이 될 것으로 예상된다.
염료 감응 태양전지는 광합성 원리를 응용한 것이다. 우리가 알고 있는 광합성은 엽록소가 빛을 흡수하여 물리화학적 변화를 통하여 대사에 필요한 화학에너지를 만드는 반면, 염료 감응 태양전지는 태양빛을 흡수한 염료가 산화환원 반응에 의하여 전자 흐름을 만들어 최종적으로 생활에 필요한 전기에너지를 생산하는 것이다. 염료 감응 태양전지에 사용되는 염료에는 금속착제 염료와 비금속 유기염료 등이 있으며, 에너지 변환효율이 염료에 의해 결정된다고 보고되고 있다.
특허청(청장 이수원)에 따르면, 염료 감응 태양전지용 염료에 관한 출원은 2002년부터 2010년까지 총 98건으로, 꾸준한 증가추세에 있는 것으로 나타났다(별첨 1 참조). 내국인 출원이 다수(60.2%, 59건)를 차지하고 있으며, 주요 출원인으로는 동진쎄미켐(23건), 고려대 산학협력단(7건), 엘지디스플레이(4건) 순으로 조사되었다(별첨 2 참조).
위와 같은 출원의 지속적 증가는 정부의 녹색성장 정책과 그에 따르는 산업계의 활발한 연구개발에 기인한 것으로 보이고, 출원내용을 보면, 염료의 화학 구조를 개선하여 에너지 변환효율과 내구성 등을 향상시키는 연구가 중점적으로 이루어지고 있는 것으로 분석되었다.
현재 염료를 이용한 태양전지 분야는 기술표준이 정립되어 있지 않고, 원천기술에 대한 진입 장벽이 낮으므로 새로운 녹색산업의 한 축으로 적극 추진해 볼 만하다.
특히, 우리나라가 섬유 염색산업에 많은 강점이 있어서, 그간 확보된 염료기술에 대한 노하우를 바탕으로 에너지 효율이 우수한 염료를 적극적으로 개발하고, 핵심 특허를 미리 선점한다면, 머지않아 우리 기업이 염료 감응 태양전지 시장의 강자로 등장할 것이다.
<붙임> 염료 감응 태양전지용 염료의 특허출원동향
<문의> 특허청 정밀화학심사과 김광철 사무관(042-481-8293)
<정리> 특허청 대변인실 황예원
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