건국대 연구팀, 우주 태양전지 손상 난제 해결…‘초경량 차폐막’ 기술 입증

노형석 기자

작성일 2026-09-29 08:02

건국대학교 이만종 교수 연구팀이 극한의 우주 환경에서 태양전지가 받는 양성자 손상의 원인을 세계 최초로 규명하고, 이를 차단할 수 있는 ‘초경량 패릴린-C 차폐막’ 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 에너지 및 연료 분야 최상위 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’에 게재되었다.

연구팀은 우주 공간에서 태양전지가 양성자에 지속적으로 노출될 경우 발생하는 비가역적 성능 손상이 장기적인 우주 임무 수행에 큰 걸림돌이 되어왔다고 설명했다. 이에 연구팀은 양성자의 에너지와 누적 조사량, 침투 깊이에 따른 태양전지 내부의 손상 위치와 성능 저하 임계점을 분석했다. 그 결과, 태양전지의 성능 저하는 단순히 양성자의 에너지 수준뿐만 아니라, 소자 내부 어느 위치에 얼마나 많은 에너지를 전달하는지에 따라 달라진다는 사실을 실험적으로 증명했다.

연구팀은 양성자 충돌로 인한 원자 변위와 격자 결함이 비이온화 에너지 손실(NIEL)을 일으키며, 이것이 태양전지의 비가역적 손상의 주된 원인임을 확인했다. 또한, X선과 같은 광자 조사가 이온화 에너지 손실(IEL)을 일으키는 것과는 다른 메커니즘임을 밝혔다.

이러한 손상 원리 규명을 바탕으로 연구팀은 고분자 소재인 패릴린-C를 이용해 1~6μm 두께의 초경량 차폐막을 설계하고 그 성능을 검증했다. 차폐막을 적용한 결과, 태양전지의 초기 발전 성능이 거의 그대로 유지되는 것을 확인했다. 특히 6μm 두께의 차폐막은 극한 조건에서도 태양전지의 발전 성능을 유지시키는 효과를 보였다.

연구팀은 이번 연구를 통해 실제 우주 임무의 궤도와 운용 기간에 따라 필요한 보호막을 설계할 수 있는 정량적 기준을 제시했으며, 향후 대면적·롤투롤 공정으로의 확장 가능성도 열었다고 전했다.