A printable, flexible, organic solar cell | Hannah Bürckstümmer

번역: HanEum Jung 검토: Jihyeon J. Kim

You may have noticed that I'm wearing two different shoes.

여러분들은 제가 다른 신발 두 개를 신고 있음을 알아차리셨을 것입니다.

It probably looks funny --

보기에 매우 우습겠죠.

it definitely feels funny --

확실히 이상하게 느껴집니다.

but I wanted to make a point.

그치만 전 말하고자 하는 것이 있습니다.

Let's say my left shoe corresponds to a sustainable footprint,

제 왼쪽 신발을 지속성 발자국이라고 생각해봅시다.

meaning we humans consume less natural resources

지구가 재생할 수 있는 것보다

than our planet can regenerate,

인간이 자원을 덜 사용하며,

and emit less carbon dioxide than our forests and oceans can reabsorb.

숲과 해양이 흡수하는 것보다 이산화탄소를 덜 발생시키는 것 말이죠.

That's a stable and healthy condition.

이것이 바로 안정되고 건강한 상태입니다.

Today's situation is more like my other shoe.

그리고 다른 신발 한 쪽은 현재 우리의 상황입니다.

It's way oversized.

너무 크죠.

At the second of August in 2017,

2017년 8월 2일

we had already consumed all resources our planet can regenerate this year.

지구가 올해 재생할 수 있는 자원을 우리는 이미 다 사용해버렸습니다.

This is like spending all your money until the 18th of a month

이것은 마치 한달 중 18일만에 자금을 다 써버린 것과 같습니다.

and then needing a credit from the bank for the rest of the time.

그리고 나머지 시간 동안은 은행에서 빌려써야 하고요.

For sure, you can do this for some months in a row,

여러분은 연달아 몇 달 동안 그럴 수 있습니다만,

but if you don't change your behavior,

대책을 세워 행동하지 않는다면

sooner or later, you will run into big problems.

여러분은 곧 큰 문제에 직면하게 될 것입니다.

We all know the devastating effects of this excessive exploitation:

우리 모두는 이 거대한 착취의 엄청난 결과를 알고 있습니다.

global warming,

바로, 지구 온난화입니다.

rising of the sea levels,

바다의 수면이 높아지고,

melting of the glaciers and polar ice,

극지방에서 빙하가 녹아내리고 있죠.

increasingly extreme climate patterns and more.

기후의 패턴이 극변하고 있는 것도 포함됩니다.

The enormity of this problem really frustrates me.

저는 이 엄청난 문제들 때문에 매우 좌절했습니다.

What frustrates me even more is that there are solutions to this,

저를 더 좌절하게 만든 것은 이 문제들을 해결할 방법이 있는데도

but we keep doing things like we always did.

우리가 늘 해왔던 일을 계속 한다는 사실입니다.

Today I want to share with you

전 오늘, 새로운 태양광기술이

how a new solar technology can contribute to a sustainable future of buildings.

지속 가능한 건물에 어떻게 영향을 주는지 여러분과 공유하고자 합니다.

Buildings consume about 40 percent of our total energy demand,

건물은 전체 에너지 수요의 약 40%를 소비합니다.

so tackling this consumption

그래서 이 소비에 대처하면

would significantly reduce our climate emissions.

기후 배출을 상당히 줄일 수 있습니다.

A building designed along sustainable principles

지속 가능한 원리로 지어진 건물은

can produce all the power it needs by itself.

건물 자체가 필요한 만큼 전기를 생산할 수 있습니다.

To achieve this,

이를 가능하게 하려면

you first have to reduce the consumption as much as possible,

가장 먼저, 가능한 한 소비를 줄여야 합니다.

by using well-insulated walls or windows, for instance.

단열처리가 잘 된 벽이나 창문을 사용하는 것과 같이 말이죠.

These technologies are commercially available.

이런 기술들은 이미 시판되고 있습니다.

Then you need energy for warm water and heating.

그리고 물을 데우는 데 에너지가 필요할 것입니다.

You can get this in a renewable way from the sun

태양열 에너지 시스템을 설치하여

through solar-thermal installations

재생에너지를 얻거나,

or from the ground and air, with heat pumps.

공기로부터, 또는 열펌프를 통해 에너지를 얻을 수 있습니다.

All of these technologies are available.

이런 모든 기술들 또한 사용 가능합니다.

Then you are left with the need for electricity.

그러면 이제 남은 것은 전기네요.

In principle, there are several ways to get renewable electricity,

재생가능한 전기를 얻는 데는 이론 상으로는 여러 방법이 있습니다.

but how many buildings do you know which have a windmill on the roof

하지만 지붕위에 풍차가 있거나

or a water power plant in the garden?

마당에 수력발전소가 있는 건물이 얼마나 있겠습니까?

Probably not so many, because usually, it doesn't make sense.

아마도 많지 않을 것입니다. 상식적으로 말이 안되는 거죠.

But the sun provides abundant energy to our roofs and facades.

그치만, 태양은 지붕과 외관에 엄청난 양의 에너지를 제공합니다.

The potential to harvest this energy at our buildings' surfaces is enormous.

엄청난 양의 에너지를 건물 표면에 저장할 수 있습니다.

Let's take Europe as an example.

유럽의 예를 들어 보도록 하죠.

If you would utilize all areas which have a nice orientation to the sun

만약 해가 난 방향으로 모든 부분을 활용할 수 있다면

and they're not overly shaded,

그늘 진 부분은 빼고요.

the power generated by photovoltaics

광발전에 의해 전기가 생산되고,

would correspond to about 30 percent of our total energy demand.

이것은 에너지 수요의 약 30%에 해당합니다.

But today's photovoltaics have some issues.

그러나 현재 광발전은 몇가지 문제가 있습니다.

They do offer a good cost-performance ratio,

가성비는 매우 좋지만,

but they aren't really flexible in terms of their design,

디자인 면에서는 그다지 좋지 않습니다.

and this makes aesthetics a challenge.

그리고 이것이 미적인 부분에서 문제가 됩니다.

People often imagine pictures like this

사람들이 태양광 건물에 대해 생각할 때

when thinking about solar cells on buildings.

대부분 이와 같은 사진을 상상하곤 합니다.

This may work for solar farms,

이건 아마도 태양 광 농장에서는 가능할 겁니다.

but when you think of buildings, of streets, of architecture,

그러나 건물이나 거리, 건축에 대해 생각할 때에는

aesthetics does matter.

미적으로 보기에 좋지 않습니다.

This is the reason why we don't see many solar cells on buildings today.

그래서 바로 오늘 날 태양광 건물을 많이 보지 못하는 겁니다.

They just don't match.

생각했던 것과 맞지 않기 때문이죠.

Our team is working on a totally different solar-cell technology,

그래서 우리 연구팀은 전혀 다른 태양광 기술에 대해 연구하고 있습니다.

which is called organic photovoltaics or OPV.

바로, OPV 또는 유기 태양 전지 입니다.

The term organic describes

'유기' 라는 명칭은

that the material used for light absorption and charge transport

빛의 흡수와 탄소 내에서의 전자 이동 원리를 이용한 물질을

are mainly based on the element carbon,

사용한다는 것을 의미합니다.

and not on metals.

금속을 사용하지 않고요.

We utilize the mixture of a polymer

진주체인에서의 진주와 같이

which is set up by different repeating units,

반복되는 부분을 여러개 이용해서

like the pearls in a pearl chain,

고분자의 혼합물을 만들어냅니다.

and a small molecule which has the shape of a football

플러린이라고 불리는 축구공 모양의

and is called fullerene.

작은 분자들도 이용하죠.

These two compounds are mixed and dissolved to become an ink.

이 두 물질이 서로 섞이고 합쳐져서 하나의 잉크가 됩니다.

And like ink,

그리고 이들은 잉크와 같이

they can be printed with simple printing techniques like slot-die coating

유연한 물질에 사용되는 롤투롤 과정에서의

in a continuous roll-to-roll process on flexible substrates.

슬롯다이 코팅과 같은 간단한 프린트 기술로 인쇄할 수 있습니다.

The resulting thin layer is the active layer,

이 얇은 막은

태양으로부터 에너지를 흡수할 수 있습니다.

absorbing the energy of the sun.

This active layer is extremely effective.

이것은 매우 효과적이죠.

You only need a layer thickness of 0.2 micrometers

단지 0.2 마이크로미터의 얇은 두께의 막만 있으면

to absorb the energy of the sun.

태양으로부터 에너지를 흡수할 수 있습니다.

This is 100 times thinner than a human hair.

이 막의 두께는 사람 머리카락의 100분의 1만큼 얇습니다.

To give you another example,

고분자 1kg을 가지고

take one kilogram of the basic polymer

잉크를 만드는 이야기를

and use it to formulate the active ink.

예로 들어보겠습니다.

With this amount of ink,

이만큼의 잉크 양으로

you can print a solar cell the size of a complete football field.

미식축구 경기장 크기만한 태양전지를 만들 수 있습니다.

So OPV is extremely material efficient,

그래서 OPV는 매우 효율적인 물질이라고 할 수 있는 것이죠.

which I think is a crucial thing when talking about sustainability.

지속성에서 매우 중요한 부분이라고 생각합니다.

After the printing process,

인쇄 과정을 마치고 나면,

you can have a solar module which could look like this ...

이것과 같은 태양전지 모듈을 얻으실 수 있습니다.

It looks a bit like a plastic foil

플라스틱 호일과 비슷해 보이시죠?

and actually has many of its features.

실제로 특징도 매우 비슷합니다.

It's lightweight ...

일단, 매우 가볍습니다.

it's bendable ...

구부릴 수도 있고요.

and it's semi-transparent.

반투명 하기도 하죠.

But it can harvest the energy of the sun outdoors

그러나 이 태양모듈은 실외에서는 물론이고

and also of this indoor light,

지금 보시는 바와 같이 작은 LED와 같은

as you can see with this small, illuminated LED.

실내 등에서도 에너지를 얻을 수 있습니다.

You can use it in its plastic form

플라스틱 형태에서도 사용이 가능합니다.

and take advantage of its low weight and its bendability.

가볍고 구부릴 수 있다는 장점을 그대로 살릴 수 있죠.

The first is important when thinking about buildings in warmer regions.

더 따뜻한 지역에서의 건물을 생각할 때는 처음이 중요합니다.

Here, the roofs are not designed to bear additionally heavy loads.

이것 보십시오. 무거운 것을 견딜만한 지붕이 아닙니다.

They aren't designed for snow in winter, for instance,

예를 들어, 겨울에 내리는 눈을 전혀 고려하지 않죠.

so heavy silicon solar cells cannot be used for light harvesting,

그래서 무거운 실리콘 태양전지는 사용될 수가 없습니다.

but these lightweight solar foils are very well suited.

그러나 가벼운 태양광 호일은 아주 적합합니다.

The bendability is important

유연성도 중요합니다.

if you want to combine the solar cell with membrane architecture.

태양전지와 막 구조를 모두 사용하고 싶다면 말이죠.

Imagine the sails of the Sydney Opera as power plants.

전력소로써 시드니 오페라 하우스의 천장을 상상해 보십시오.

Alternatively, you can combine the solar foils

아니면, 태양광호일과

with conventional construction materials like glass.

유리와 같은 전통적인 건설 자재를 합쳐볼 수도 있습니다.

Many glass facade elements contain a foil anyway,

어쨌든 유리로 된 외관은 적층 안전 유리로 만들기 위해

to create laminated safety glass.

호일을 포함하고 있으니까요.

It's not a big deal to add a second foil in the production process,

제조 공정에서 두 번째 호일을 추가하는 것은 그리 어려운 일이 아닙니다.

but then the facade element contains the solar cell

그치만 외관에는 태양전지를 포함해야 하죠.

and can produce electricity.

그리고 전기를 생산해내야 합니다.

Besides looking nice,

보기 좋을 뿐만 아니라,

these integrated solar cells come along with two more important benefits.

이 태양 전지들은 또 다른 두 개의 이점이 있습니다.

Do you remember the solar cell attached to a roof I showed before?

제가 보여드렸던 태양전지가 부착된 지붕을 기억 하시나요?

In this case, we install the roof first,

이런 경우에 우리는 지붕을 먼저 설치하고

and as a second layer, the solar cell.

층을 올린 다음 태양전지를 설치합니다.

This is adding on the installation costs.

이것이 설치 비용에 추가됩니다.

In the case of integrated solar cells,

통합 태양전지의 경우에는

at the site of construction, only one element is installed,

건설 현장에서 단 한개만 설치됩니다.

being at the same time the envelope of the building

건물의 외관과 동시에

and the solar cell.

태양전지를 함께 짓기 시작하죠.

Besides saving on the installation costs,

설치 비용을 절약할 수 있고

this also saves resources,

자원도 절약할 수 있습니다.

because the two functions are combined into one element.

두 기능을 하나로 합쳐서 진행하기 때문입니다.

Earlier, I've talked about optics.

지난 번에, 제가 광학에 대해 이야기한 적이 있습니다.

I really like this solar panel --

저는 이 태양 판넬을 정말 좋아합니다.

maybe you have different taste or different design needs ...

여러분 중 다른 취향을 가지고 있을수도 있고, 다른 디자인을 원하실 수 있습니다.

No problem.

문제 없습니다.

With the printing process,

인쇄 과정에서

the solar cell can change its shape and design very easily.

태양전지는 매우 쉽게 모양과 디자인을 바꿀 수 있습니다.

This will give the flexibility to architects,

따라서 건축에도 적용될 수 있으며,

to planners and building owners,

기획자와 건물주에게 유용합니다.

to integrate this electricity-producing technology as they wish.

그들이 원하는 만큼 전기를 생산하여 통합할 수 있으니까요.

I want to stress that this is not just happening in the labs.

이것이 실험실 내에서만 일어나는 일이 아님을 말씀드리고 싶습니다.

It will take several more years to get to mass adoption,

대량 생산을 하기까지는 수년이 더 걸리 것입니다.

but we are at the edge of commercialization,

그렇지만 우리는 상업화의 끝자락에 와있습니다.

meaning there are several companies out there with production lines.

생산라인을 갖춘 몇 회사가 있습니다.

They are scaling up their capacities,

수용력을 키워나가고 있고,

and so are we, with the inks.

잉크도 점점 발전시키고 있습니다.

(Shoe drops)

(신발을 바꿔신음)

This smaller footprint is much more comfortable.

이 작은 신발은 훨씬 더 편안합니다.

(Laughter)

(웃음)

It is the right size, the right scale.

제게 딱 맞는 사이즈와 크기이죠.

We have to come back to the right scale when it comes to energy consumption.

우리는 에너지를 소비할 때 딱 맞는 크기로 돌아와야 합니다.

And making buildings carbon-neutral is an important part here.

그리고 탄소 중화 건물을 만드는 것이 여기에서 중요한 부분입니다.

In Europe,

유럽에서는,

we have the goal to decarbonize our building stock [by] 2050.

2050년까지 건물에서 탄소가 배출되지 않게 하는 것이 목표입니다.

I hope organic photovoltaics will be a big part of this.

저는 유기 광전지가 큰 부분을 차지하길 바랍니다.

Here are a couple of examples.

여기 또 다른 예시들이 있습니다.

This is the first commercial installation of fully printed organic solar cells.

이것은 첫 번째로 상업화 설치된 전체가 유기 태양 전지로 인쇄된 것입니다.

"Commercial" means that the solar cells were printed on industrial equipment.

"상업화"는 태양 전지가 산업 기기에 사용되었다는 것을 의미합니다.

The so-called "solar trees" were part of the German pavilion

"태양 나무"라고 불리는 이 부분은 독일 파빌리온의 일부였습니다.

at the World Expo in Milan in 2015.

2015년 밀라노 세계 엑스포에서 선보였던 것이죠.

They provided shading during the day

그들은 하루동안 그림자를 지게 해두고

and electricity for the lighting in the evening.

밤에는 전기가 빛을 낼 수 있도록 만들었습니다.

You may wonder why this hexagonal shape was chosen for the solar cells.

여러분은 아마 이 육각모양이 태양전지에 왜 사용되는지 궁금하실 것입니다.

Easy answer:

답은 아주 쉽습니다.

the architects wanted to have a specific shading pattern on the floor

건축가가 천장의 특이한 그림자 패턴을 갖고 싶어했기 때문이죠.

and asked for it,

따라서 그렇게 의뢰했고

and then it was printed as requested.

요청한대로 인쇄했을 뿐입니다.

Being far from a real product,

실제 제품으로 나오기까지는 아직 멀었지만,

this free-form installation hooked the imagination of the visiting architects

형태에 구애받지 않는 설치는 건축가들의 상상력을 불러일으켰습니다.

much more than we expected.

저희가 예상했던 것보다 많이요.

This other application is closer to the projects

이런 적용은 프로젝트에 가까웠고

and applications we are targeting.

우리가 목표로 하고있는 적용점입니다.

In an office building in São Paulo, Brazil,

브라질의 사우 파울로에 있는 한 사무실에서

semitransparent OPV panels are integrated into the glass facade,

반투명한 OPV 판넬이 유리 외관에 통합된 것을 보았습니다.

serving different needs.

각자 다른 필요한 사항을 제공하면서 말이죠.

First, they provided shading for the meeting rooms behind.

첫 번째로, 회의실에 그림자를 제공해주었습니다.

Second, the logo of the company is displayed in an innovative way.

둘째, 혁신적인 방법으로 회사의 로고를 표시할 수 있었습니다.

And of course, electricity is produced,

그리고 물론, 전기가 생산되며,

reducing the energy footprint of the building.

건물의 에너지 소비량을 줄이는데에 한몫을 하죠.

This is pointing towards a future

이것이 미래를 향한 한 지점입니다.

where buildings are no longer energy consumers,

건물들이 에너지 소비자가 아닌,

but energy providers.

에너지 제공자가 되는 것이죠.

I want to see solar cells seamlessly integrated

저는 태양전지가

into our building shells

건물과 통합되어

to be both resource-efficient and a pleasure to look at.

자원 효율적이고 보기에도 좋기를 바랍니다.

For roofs, silicon solar cells will often continue to be a good solution.

지붕에는 실리콘 태양 전지가 좋은 해결책으로 종종 사용될 것입니다.

But to exploit the potential of all facades and other areas,

그러나 반투명한 부분과 구불구불한 표면과 그림자와 같은

such as semitransparent areas,

외관과 다른 지역의 잠재적인 부분을

curved surfaces and shadings,

최대한 활용할 수 있기도 하면서요.

I believe organic photovoltaics can offer a significant contribution,

저는 유기 광전지가 중요한 기여를 할 수 있을 것이라 믿으며

and they can be made in any form architects and planners will want them to.

그들이 건축가와 기획자가 원하는 대로 제작될 수 있으리라 믿습니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)