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KAIST, 페로브스카이트 태양전지 '효율-수명 딜레마' 해결...25.56% 효율 달성

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AI 핵심 요약

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  • KAIST 서장원 교수팀이 24일 2차원 보호막 기술 개발했다.
  • 페로브스카이트 태양전지 효율 25.56% 달성하고 안정성 높였다.
  • DJ 구조와 n값 제어로 효율·수명 딜레마 동시에 해결했다.

!AI가 자동 생성한 요약으로 정확하지 않을 수 있어요.

서장원 교수팀, 2D 보호막 설계 기술 소개
페로브스카이트 구조적 안정성 향상
상용화 위한 대면적 제조 공정 가능성 제시

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 서장원 석좌교수 연구팀이 한국화학연구원과의 공동연구를 통해 페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 2차원 보호막 설계 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

태양전지 분야에서 오랫동안 풀지 못한 난제가 있었다. 효율을 높이면 수명이 짧아지고, 수명을 늘리면 효율이 떨어지는 '태양전지 딜레마'다. 이번 연구는 이 모순적인 문제를 동시에 해결했다는 점에서 의미가 크다. 연구팀이 개발한 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 전력변환효율 25.56%(공인 효율 25.59%)을 달성했으며, 고온·고습 환경과 지속적인 광 조사 조건에서도 높은 성능을 유지했다.

차세대 고효율 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지는 최근 효율이 빠르게 향상됐지만, 실제 작동 환경에서의 안정성 문제가 상용화의 주요 걸림돌로 지적돼 왔다. 고온·고습 환경이나 장시간 빛에 노출될 경우 성능이 저하되는 현상이 발생했기 때문이다. 기후 위기 대응과 에너지 전환 요구가 커지면서 태양광 발전의 효율 향상과 장기 신뢰성 확보는 더욱 중요한 과제로 떠올랐다.

페로브스카이트 태양전지의 효율과 장기 안정성을 동시에 향상시키는 2차원 보호막 설계 기술 개념도 [자료=한국과학기술원] 2026.03.24 biggerthanseoul@newspim.com

기존에는 3차원(3D) 페로브스카이트 결정 위에 2차원(2D) 층을 덧입히는 3D/2D 구조 전략이 사용돼 왔다. 이 방법은 태양전지 표면의 결함을 줄이고 안정성을 높이는 데 도움이 됐다. 그러나 2차원 층의 구조가 충분히 견고하지 않을 경우 시간이 지나면서 구조가 변형되거나 성능이 점차 저하될 수 있다는 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 구조적으로 더 안정적인 디온 재콥슨(Dion Jacobson, DJ) 구조의 2차원 페로브스카이트 보호막을 도입했다. DJ 구조는 페로브스카이트 층 사이를 유기 분자가 양쪽으로 단단히 연결해 구조적 안정성을 높이는 방식이다. 쉽게 말해 벽돌 사이를 더 강한 접착제로 묶어 구조가 쉽게 무너지지 않도록 한 것과 비슷한 원리다.

핵심 기술은 보호막 내부에서 페로브스카이트 층이 몇 겹으로 쌓였는지를 의미하는 'n값'을 정밀하게 제어하는 설계 전략이다. 연구팀은 열처리 조건을 조절해 2차원 보호막 내부에서 페로브스카이트 층이 쌓이는 구조를 원하는 방향으로 제어했다. 벽돌을 쌓은 뒤 접착제가 굳는 과정에서 온도와 시간을 조절하면 벽돌이 더 단단하고 정돈된 구조로 자리 잡게 되는 것과 같은 원리를 적용한 것이다.

그 결과 전하 이동이 더 원활해져 태양전지 효율이 향상됐으며, DJ 구조의 견고한 특성 덕분에 장기 안정성도 함께 개선됐다. 연구팀은 열처리 과정에서 서로 다른 물질이 만나는 계면에서 구조가 재배열되며 2차원 보호막의 내부 구조가 변화한다는 사실을 실험적으로 밝혀냈다. 이를 통해 보호막 구조를 조절할 수 있는 원리와 재현 가능한 공정 조건도 제시했다.

이 설계 전략을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 85℃·85% 상대습도(85% RH) 조건과 지속적인 광 조사 환경에서도 높은 수준의 성능을 유지했다. 연구팀은 이 기술을 대면적 모듈 제작에도 적용해 우수한 성능을 확인했으며, 향후 대면적 제조 기반 상용화 가능성을 제시했다.

서장원 석좌교수는 "효율을 높이면 수명이 줄고, 수명을 늘리면 효율이 떨어지는 기존의 난제를 표면 보호막의 구조 설계를 통해 동시에 해결할 수 있음을 보여준 연구"라며 "이 기술은 공정 조건 변화에도 비교적 안정적으로 작동해 상용화를 위한 대면적 제조 공정에도 도움이 될 수 있다"고 말했다.

biggerthanseoul@newspim.com

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엔비디아판 '나를 사랑한 스파이' [서울=뉴스핌] 오상용 기자 = 인공지능(AI) 반도체 시장을 선도하는 엔비디아(NVDA)의 젠슨 황 최고경영자(CEO)가 중국 스파이로 의심받는 여성과 불륜 관계를 맺은 사실이 드러나면서 미국 국가안보를 뒤흔드는 스캔들에 휘말렸다. 술집에서 시작된 인연은 은밀한 밀회로 이어졌고 상대 여성의 중국 스파이 의혹이 불거지면서 '사장님'의 불륜은 시총 4조3000억달러의 회사를 뒤흔드는 악몽으로 돌변했다. 월스트리트저널(WSJ)은 9일(현지시간) 젠슨 황과 싱가포르 데이터센터 기업 메가스피드의 임원이던 앨리스 황의 관계가 어떻게 미국 국가안보 스캔들로 번졌는지 상세히 보도했다. 두 사람의 첫 만남은 2024년 3월 미국 캘리포니아에서 열린 엔비디아 행사였다. 기업인들의 일상적 모임으로 끝나지 않고, 둘의 재회는 석달 뒤 타이베이의 칵테일 바에서 이뤄진다. 그날 기술기업 임원들이 모인 자리에서 앨리스 황은 젠슨 황과의 친분을 과시("젠슨은 나의 아주 친한 친구")하며 그에게 술자리로 오라는 문자를 보냈다. 실제 몇 분 뒤 젠슨 황이 등장하자 좌중의 놀라움은 컸다. 젠슨 황은 위스키를 주문하고 자리에 모인 사람들과 잠시 이야기를 나눈 뒤 피곤하다며 혼자 자리를 떴다고 한다. 당시 소셜미디어에 공개된 사진에는 트레이드마크인 검은 가죽 재킷을 입은 젠슨 황이 진주 목걸이를 착용한 앨리스 황과 붉은색 소파에 나란히 앉아 있는 모습이 담겼다. 불륜 냄새 짙은 멜로물이 첩보물로 장르를 바꾸는 데는 채 몇 달도 걸리지 않았다 WSJ에 따르면 미국 정부는 그해(2024년) 말 앨리스 황이 소속된 메가스피드가 엔비디아의 AI 반도체를 중국으로 불법 우회 공급했는지 조사하기 시작했다. 대만과 싱가포르 당국도 앨리스 황이 중국 및 중국 정보기관과 연계돼 있다는 의혹을 들여다봤다. 조사에 참여했던 일부 관계자들은 그녀가 젠슨 황과 가까워진 뒤 중국 정보기관에 포섭됐을 가능성을 제기했다고 한다. 젠슨 황 엔비디아 대표(오른 쪽)와 메가스피드인터내셔널 전 임원 앨리스 황[출처 =샤오홍슈 캡처] '황과 황의 만남'은 이후로도 계속돼 2025년 5월 타이베이의 한 저녁 식사 자리에서는 서로 뺨에 입을 맞추고 팔을 만지는 모습이 사진에 포착됐다. 이 만남은 젠슨 황이 트럼프 대통령을 따라 중동을 다녀온 직후 이뤄졌다. 당시 순방에서 트럼프 대통령은 걸프 국가들과 엔비디아 반도체 수출 계약을 맺었다. 그리고 몇 주 뒤 젠슨 황과 회사의 고위 로비 담당자들은 크리스토퍼 랜도 국무부 부장관을 찾았다. 중국 시장을 겨냥해 설계한 H20 반도체의 수출 허가를 승인해줄 것을 요청하는 자리였다. 며칠 뒤 젠슨 황과 트럼프 대통령의 만남이 이뤄지고서 엔비디아는 H20의 중국 판매 승인을 얻게 된다. 그 대가로 엔비디아가 중국 매출의 15%를 재무부에 납부한다는 조건이었다. 엔비디아가 중국 시장의 문을 다시 두드리던 바로 그 무렵, 미국 정부는 엔비디아의 사업 파트너를 겨냥해 수사망을 좁히고 있었다. 비슷한 시기 미국 정부가 메가스피드를 조사하고 있다는 사실을 알아 챈 엔비디아측이 당국 조사에 영향력을 행사했다는 의혹도 짙다. 엔비디아는 고객사에 대한 제품 공급 과정에서 법적 위험을 확인하기 위해 정부기관에 문의한 것은 정상적인 절차라고 해명했지만 논란은 쉽게 가라앉지 않고 있다. ☞ 엔비디아 법률고문, 美 상무부 'AI 칩 밀수' 조사에 개입 정황 작년(2025년) 10월 트럼프 대통령은 한국에서 시진핑 중국 국가주석과 회담을 준비하면서 참모들에게 엔비디아의 상위 AI칩을 중국에 판매하도록 허용하는 방안을 검토하고 있다고 알렸다. 이는 미중 무역협상에서 중국에 내밀 협상 카드 중 하나였다. 그러나 마코 루비오 국무장관과 하워드 러트닉 상무장관 등 참모진은 국가안보를 해칠 수 있다며 만류했다. 올해 5월 트럼프 대통령의 방중에 앞서 루비오 장관은 젠슨 황 CEO가 중국 스파이로 의심되는 인물과 사적인 관계를 맺고 있다는 경고를 담은 기밀 메모를 작성해 고위 당국자들에게 배포했다. 해당 보고 때문이었을까, 젠슨 황은 당초 중국 방문 수행단에서 제외됐다. 그러나 트럼프 대통령은 알래스카에서 그를 대통령 전용기에 태워 중국으로 데려갔다. 9일 트럼프 대통령은 루비오가 작성했다는 해당 문건에 대해 기억나지 않는다고 말했다. 그는 "정보 담당자들이 보여줬을 가능성은 있지만 기억나지 않는다"며 "내게 별 영향을 미치지 않았다는 것은 틀림없다"고 했다. 앨리스 황이 실제 중국 정보기관을 위해 활동했는지, 엔비디아의 기밀이 유출됐는지, 젠슨 황이 관련 사실을 알고 있었는지는 이후 의회와 수사당국의 조사를 통해 밝혀져야 겠지만, 이미 이 사건은 최고경영자의 사생활 논란을 넘어 국가안보 이슈로 부상했다. 이번 사건을 계기로 중국에 대한 첨단 반도체 수출 제한 조치 또한 한층 강해질 분위기다. 국방예산 법안에 강력한 반도체 수출통제 조항을 포함하는 방안이 초당적으로 추진되고 있다. 존 튠 공화당 상원 원내대표는 "온갖 사이버 위협과 초지능 기술이 존재하는 환경에서 이번 사안은 더 중대한 의미를 갖는다"고 강조했다. '엔비디아를 울린 마타하리'라는 수식어가 붙은 앨리스 황은 중국 관영매체에서 TV 기자로 일하다가 2023년 메가스피드에 합류한 것으로 전해진다. 싱가포르 기업등록 자료에는 2023년 3월부터 11월까지 메가스피드의 이사로 등재됐다. 중국 기업 세븐로드홀딩스(7Road Holdings)에서 분사한 메가스피드는 아시아·태평양 지역에 엔비디아 하드웨어를 제공하는 클라우드 서비스 기업이라고 스스로를 홍보해왔다. 메가스피드는 불법행위에 관여하지 않았다는 입장을 유지하고 있다. 지난해 5월 22일 대만 타이베이의 한 식당에서 앨리스 황(우)과 함께 식사하는 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)의 모습. 사진은 영상 스크린샷. [사진=로이터 뉴스핌] osy75@newspim.com 2026-11-10 14:55
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값싼 원전 5기 놀리면서 전기요금 인상한다고? [세종=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 최근 한국전력공사 사장이 연이어 "전기요금 현실화" 필요성을 주장하고 있어 주목된다. 전력인프라 확대를 위해 막대한 비용이 필요한데, 누적된 적자가 심각한 상황이어서 전기요금 인상이 필요하다는 주장이다. 하지만 정부가 값싼 원전을 제대로 활용하지도 못하고, 심지어 원전 5기가 '낮잠'을 자고 있는 상황에서 전기요금 인상을 주장하는 것은 앞뒤가 맞지 않다는 지적이 나온다. ◆ 수익성 악화된 한전, 전기요금 인상론 '군불' 김동철 한국전력공사 사장은 지난 4일 열린 기자간담회에서 "누적 적자가 한때 40조원까지 갔다가 지금은 34조원"이라며 "전력 판매 수입을 통해서 적어도 누적 적자는 해소돼야 한다"고 강조했다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 김동철 한국전력공사 사장이 12일 오후 서울 여의도 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에서 열린 대한무역투자진흥공사 등에 대한 국정감사에서 의원 질의에 답하고 있다. 2026.10.12 mironj19@newspim.com 문재인 정부 시절 도입한 '연료비 연동제'가 제대로 작동되지 못하면서 누적 적자를 해소하기 힘들다는 주장이다. "전기요금 현실화가 필요하다"는 말은 결국 전력 소비자 입장에서는 '전기요금 인상'으로 받아들여진다. 한전의 재무구조 상황만 보면 무리한 주장도 아니다. 원가가 급등했던 2021년~2023년 누적된 적자가 아직도 34조원이나 남아있다. 이자비용만 연간 4조원 이상이다. 영업이익의 절반 이상을 이자 갚는데 급급한 상황이다(아래 그래프 참고). 상황이 이런데도 정부는 호남반도체 산단을 임기 내 조성해야 한다면서 전력망 구축에 속도전을 주문하고 있다. 수십조 규모의 천문학적인 비용이 들어가지만 부채한도에도 여유가 없는 실정이다. 그마저도 내년에는 5배에서 2배로 줄어들게 된다. ◆ 발전비용 '반값'인데 원전 5기 '낮잠'…원안위 늑장심사 그렇다고 전기요금을 인상하는 게 답일까. 정부의 에너지믹스 정책을 보면 한심하기 짝이 없다. 재생에너지 보급에 무리하게 속도를 내면서 값싼 원전을 5기나 놀리고 있기 때문이다. 한국수력원자력에 따르면, 국내 원전 26기 중 무려 5기나 가동이 정지되어 있다. 고장난 게 아니라 계속운전 심사를 담당하고 있는 원자력안전위원회의 늑장심사 때문이다(아래 그림 참고). [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.11.09 dream@newspim.com 운전허가 만료로 정지 중인 원전은 고리 3·4호기와 한빛 원전 1·2호기, 월성 2호기 등 5기다. 고리 3·4호기(950MW급)는 지난달 27일 승인됐지만 1년~2년 정도 놀렸고 재가동 준비기간을 감안하면 내년 상반기에나 투입될 전망이다. 한빛원전 1·2호기(950MW급)도 사정은 비슷하다. 1호기는 지난해 12월 22일 멈췄고 2호기는 지난 9월 11일 멈췄다. 월성 2호기도 이달 1일 정지됐다. 한수원은 원안위의 심사기간을 감안해 2~3년 전에 이미 계속운전을 신청했지만 정부와 원안위의 늑장 대응으로 값싼 원전을 놀리고 있는 셈이다. 원전의 발전비용은 다른 전원(電源)에 비해 압도적으로 저렴하다. 전력시장 상황에 따라 다르지만, 올해 들어 8월까지 평균가격은 1kWh당 89원 수준이다. 석탄(유연탄+무연탄)은 140.5원, LNG 166.8원, 태양광 148원, 풍력은 169~175원 수준이다. 원전업계 한 관계자는 "원전의 발전비용은 다른 전원에 비해 압도적으로 낮은 수준"이라며 "기저발전으로 활용되는 원전을 놀리는 것은 국가적으로 안타까운 현실"이라고 지적했다. [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.11.09 dream@newspim.com ◆ 올해 7월까지 원전 감발로 311억 손실…연간 500억~600억 전망 재생에너지가 급증하면서 원전을 감발(축소)하는 것도 문제다. 한낮에 태양광 발전량이 늘어날 경우 남아도는 전력을 해소하기 위해 오히려 값싼 원전의 발전량을 줄이고 있는 게 현주소다. 이 같은 실태는 지난달 국정감사에서도 도마 위에 올랐다. 최근 5년간 원전 감발로 인한 손실액이 1032억원 규모로 파악됐다. 연도별로 보면, 2022년 234억원, 2023년 95억원, 2024년 136억원, 2025년 255억원이며, 올해는 7월까지 311억원으로 집계됐다. 연간 500~600원 규모로 전망된다(그림 참고). [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.09.28 dream@newspim.com 재생에너지 확대로 인한 전력의 불안전성을 조절하기 위해 값싼 원전을 희생하고 있는 셈이다. 이로 인해 한전의 전력구입 비용이 상승하고, 고스란히 국민의 전기요금 부담으로 작용하게 된다. 이종배 국민의힘 의원은 지난 국감에서 "신재생에너지 발전량이 계통망 수용 한도를 넘어서면서 상대적으로 출력 조절이 쉬운 원전의 가동을 줄인 결과"라고 지적했다. 결국 발전비용을 낮추고 한전의 재무구조 개선과 전기요금 부담을 낮추기 위해서는 값싼 원전을 최대한 활용해야 한다는 게 전력업계 전문가들의 중론이다. dream@newspim.com 2026-11-10 06:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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