건국대 연구팀, 우주 태양전지 손상 난제 해결… 차폐막 기술 입증

노형석 기자

작성일 2026-09-29 08:22

건국대학교 이만종 교수 연구팀이 극한 우주 환경에서 태양전지가 받는 양성자 손상의 원인을 세계 최초로 규명하고, 이를 차단할 수 있는 초경량 차폐막 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘Advanced Energy Materials’에 게재되었다.

연구팀은 우주 양성자가 페로브스카이트 태양전지에 비가역적인 손상을 입히는 원인을 실험적으로 규명했다. 기존의 태양전지는 가볍고 유연하며 방사선 내구성이 뛰어나 우주 태양광 발전에 유망한 후보로 꼽혔으나, 극한 우주 환경에서의 양성자 노출로 인한 성능 저하 문제는 해결 과제로 남아 있었다.

연구팀은 양성자의 에너지와 누적 조사량에 따른 손상 정도를 분석하여, 양성자가 소자 내부 어느 위치에 얼마나 많은 에너지를 전달하는지가 성능 저하의 핵심 요인임을 증명했다. 또한, 양성자 조사 시 발생하는 비이온화 에너지 손실(NIEL)이 태양전지의 성능 회복을 불가능하게 만드는 주된 원인임을 실험적으로 확인했다.

이러한 손상 원리 규명을 바탕으로 연구팀은 고분자 소재인 패릴린-C를 이용한 1-6μm 두께의 초경량 차폐막을 개발했다. 이 차폐막은 상온 화학기상증착 공정으로 제작되었으며, 적용 후에도 태양전지의 초기 발전 성능을 거의 그대로 유지하는 것으로 나타났다. 특히 6μm 두께의 차폐막은 극한 조건에서도 태양전지의 성능을 유지시키는 효과를 보였다.

연구팀은 이번 연구를 통해 실제 우주 임무의 궤도와 운용 기간에 따라 필요한 보호막 두께를 설계할 수 있는 정량적 기준을 제시했다. 이는 향후 대면적, 롤투롤 공정으로의 확장 가능성을 열어주며 우주 태양광 발전 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.