한화데이즈 :: 건전지부터 일체형 모바일 배터리까지! 태양광 대중화를 위한 기술
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먼 우주에서 우리를 비추는 태양의 빛, ‘태양광’은 지구 어디서나 얻을 수 있는 풍부한 에너지원이죠. 친환경적인 것은 물론 재생 가능하다는 것까지 태양광의 장점은 무궁무진해요. 





많은 분들이 이미 태양광이 가진 좋은 점을 알고 있지만, 실제로 ‘일반인이 사용할 수 있을 만큼’ 싸고, 편리한 지에 대해서는 궁금증이 많으실 것 같아요. 청정에너지를 얻기 위해 큰 돈을 지불하긴 현실적으로 불가능하고, 핸드폰을 충전하기 위해 태양광 패널을 넓게 펼쳐 들고 있을 수는 없으니까요. 이러한 대중의 의문을 하기 위해 국내 과학자들이 두 팔을 걷고 나섰다고 해요. 오늘은 그 자세한 이야기를 소개해 드릴게요. 







보다 많은 이들이 친환경 에너지를 손쉽게 쓸 수 있도록, 석상일 울산과학기술원(UNIST) 교수가 나섰답니다. 석상일 교수는 태양전지 분야 국내 최고 연구자로 꼽혀요. 기존에 차세대 태양전지 소재로 각광 받던 ‘페로브스카이트’는 가격이 저렴하면서도 효율이 높다는 장점이 있는 반면, 오래 사용하면 효율이 급격히 떨어진다는 것이 한계였죠. 페로브스카이트 태양전지에 사용되던 전극에 1,000시간 태양빛을 쪼인다면 효율은 절반 가까이 뚝 떨어졌었죠. 



▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다. [출처 - 에너지 및 환경과학에너지 및 환경과학(ESS) 최신호 표지]



석 교수팀은 이 문제를 해결해 1,000시간 넘게 가동해도 끄덕 없는 튼튼한 태양전지를 개발하는 데 성공했어요. 빛에 오래 동안 노출돼도 성능이 떨어지지 않는 광(光)전극 소재가, 석 교수의 연구팀이 개발한 핵심 기술이라 할 수 있어요. 새로 개발된 전극은 1,000시간의 태양빛을 쪼여도 고작 6.7%의 효율 저하만 보였다고 해요. 또한 연구진이 개발한 태양전지가 빛을 전기로 변환하는 효율은 21.2%이에요. 100만큼의 태양광을 받았을 때, 21.2만큼의 에너지를 내놓는다는 뜻으로, 이 수치만 봐도 효율이 꽤 우수하다는 점을 확인할 수 있어요. 이 연구결과는 세계적 과학학술지인 ‘사이언스’를 통해 3월 31일 공개됐고, 안정성으로는 세계 최고 수준이라는 평가를 받고 있답니다.


석 교수는 “현재 태양전지 시장의 90%를 차지하고 있는 실리콘 태양전지의 절반 이하로 제작비용을 낮출 수 있다”며 “높은 효율, 안정성 그리고 저렴한 가격이라는 세 마리 토끼를 모두 잡을 수 있다”고 말하기도 했어요.






한편 태양전지와 배터리가 한 몸에 붙은 편리한 태양전지도 개발됐어요. 신용카드에 들어갈 정도로 얇은 두께의 일체형 전원으로 단 20초만 빛을 받아도 LED 전원을 밝게 빛낼 수 있을 정도로 빠른 충전도 가능해요. ‘태양전지-배터리 일체형 모바일 전원’이라고 부르는 이 장치는 서관용 UNIST 교수팀이 개발했어요. 태양전지와 배터리가 하나의 알루미늄 판을 공유하는 구조로, 외부 전선으로 둘을 연결했던 기존 방식과 달리 에너지 손실이 없다는 것이 장점이죠.


이 장치는 태양광뿐 아니라 태양광보다 10배 어두운 실내조명 아래서도 충전이 가능할 정도로 성능이 좋다고 해요. 히나 태양광 아래 있을 때는 에너지 밀도와 출력 밀도가 높아 소형 전자기기는 물론 전기자동차용 보조 에너지원으로도 사용할 수 있답니다.






서 교수는 “태양전지-배터리 일체형 소자는 태양광 아래서 별도의 충전 없이 바로 배터리를 계속 사용할 수 있다는 것이 장점”이라며 “스마트폰 등에 적용하면 모바일 전자기기의 사용시간과 충전에 대한 문제를 동시에 해결할 수 있다”고 말했어요.



완전히 대중화 되려면 조금 더 시간이 필요하겠지만, 과학자들의 노력으로 어느덧 최신 태양광 기술은 생각보다 우리와 가까운 곳에 와 있다는 걸 알아봤어요. 오늘날 우리가 보조배터리를 휴대하면서 수시로 폰을 충전하는 것도 불과 몇 년 전에는 생각하지 못했던 일이었어요. 실생활에서 수시로 태양광을 쓸 수 있는 날도 머지 않을 것 같지 않나요? 







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