친환경 태양광발전 비행기 타고 외국 갈 날 올까?

얼마 전 태국으로 여행을 갔습니다. 한국의 추운 날씨에 지칠 대로 지친 몸과 마음을 따뜻하게 녹이고 싶었거든요. 작은 배를 타고 먼 바다에 나가 다양한 기암괴석을 보고, 맹그로브 숲도 봤습니다. 또 스쿠버다이빙도 할 수 있었죠. 나와서는 망고, 파파야 같은 열대 과일로 허기를 달랬습니다. 초록빛 바다와 훈훈한 바람, 따뜻한 남국에서 보내는 하루하루가 정말 천국 같았습니다. 푸른 푸켓의 바다에서 처음으로 스킨스쿠버도 해봤습니다. 바닷속에서 보면 또 다른 풍경이 펼쳐지더라고요. 시간이 지나 어느덧 태국을 떠나야 하는 날이 왔습니다. 아쉬운 마음에 비행기 창에서 눈을 떼기가 어렵더군요. 비행기가 이륙하며, 태국의 바다는 점점 멀어졌습니다.

 

 

 

 

 

“아, 눈 부셔!” 돌아오는 비행기 안에서 멀어져가는 태국을 좀 더 바라보고 싶었지만 창으로 태양빛이 쏟아져 들어와 눈이 아플정도였습니다. 저야 이런 강한 태양빛을 보고 창을 닫아버리고 마는 평범한 사람이지만, 이런 태양빛을 보고 기가 막힌 생각을 할 사람이 있습니다. 바로 스위스 항공기 개발사인 솔라 임펄스의 공동 창업자 ‘베르트랑 피카르’ 회장과 ‘앙드레 보쉬버그’ CEO입니다.

 

 

 

‘태양빛이 이렇게 강하니까 이 빛으로 비행기를 띄울 수도 있겠군.’ 이 아이디어로 이들은 태양광으로만 움직이는 비행기를 실제로 개발하는데 성공했습니다. 믿기 어렵지만 이 비행기는 기름을 한 방울도 쓰지 않는답니다. 비행기의 이름은 ‘HB-SIA'입니다.

 

 

 

 

HB-SIA의 양 날개 길이는 무려 64m나 됩니다. 초대형 여객기인 ‘보잉 747’과 맞먹는 크기죠. 긴 날개에는 태양광 에너지로 전기를 생산할 수 있는 태양전지가 1만 2000개가나 달려 있습니다. 이 힘으로 거대한 기체를 들어 올릴 수 있는 것이죠. 솔라 임펄스의 이 유인 태양광 비행기는 지난 2010년과 2011년 두 해 모두, 24시간 연속 비행에 성공했습니다. 해가 진 밤에도 비행을 계속 이을 수 있었던 것은, 낮 동안 태양광에너지를 저장해 두었기 때문이죠.

 

 

솔라 임펄스사의 도전은 여기서 멈추지 않습니다. 솔라 임펄스는 이 비행기로 세계 일주에 도전할 예정입니다. 바로 내년, 2014년에 말이죠. 세계 일주를 하겠다는 계획에 따라 비행기의 조종석도 새로 바꿨지요. 오랜 시간 비행을 해도 조종사가 지치지 않도록 짧은 휴식을 취하거나 잠을 잘 수 있게 조종석을 바꿨습니다. 또 조종석 아래에 화장실도 새로 만들었죠. 하나 더 있습니다. 조종사가 비행 동안 음식을 먹을 수 있도록 간단히 조리할 수 있는 냉동식품도 기내에 준비했답니다. 금강산도 식후경이잖아요.

이 비행기 보다 더 오랫동안 비행한 태양광 비행기도 있습니다. 무려 82시간 넘게, 그러니까 3일 넘는 시간 동안 태양광만으로 하늘에 떠 있었던 것이죠. 이 장시간 비행의 주인공은 영국 방위산업 전문 회사인 키테니크사가 개발한 ‘제퍼-6’입니다. 제퍼-6는 날개 길이가 22.5m로 솔라 임펄스의 비행기 보다는 작습니다. 그리고 사람을 단 한 명도 태우지 않은 무인기지요. 솔라 임펄스의 비행기가 유인기지만 사정은 크게 다르지 않습니다. 아직 이 비행기에는 조종사 딱 1명만 탈 수 있거든요. 에너지 소비를 적게 하기 위해 무게를 극도로 줄여야 하기 때문이지요.

 

 

과연 태양광 비행기를 여객기로 쓸 수 있는 날이 올까요? 이런 일이 가능하려면 우선 기체를 가볍게 해야 합니다. 탄소섬유, 스티로폼, 케블라 등을 써 최대한 가볍게 만드는 것이죠. 이보다 더 중요한 것은 바로 고효율 태양전지를 만드는 것이 아닐까 생각합니다.

여러 과학자들이 이런 고효율 태양전지를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 최근 국내 연구진들도 고효율 태양전지를 개발하기 위해 놀라운 연구 성과를 쏟아 내고 있습니다. 박남규 성균관대 교수팀은 세계 최고 수준의 광전류값을 생산하는 양자점 태양전지 기술 효율은 5.6%이며 전압을 높이면 최대 15%까지도 가능할 것이라고 전망하고 있습니다. 양자점 태양전지는 유기염료 태양전지보다 공정이 간단하고 제작비용도 저렴하다는 장점도 있죠.

또 나노 안테나를 붙이는 기술도 있습니다. 지난해 7월, 전형탁 한양대 교수는 ‘루테늄옥사이드(RuO2)’를 이용해 태양광의 흡수를 최대 400%나 높인 금속나노입자를 개발한 것이죠. 그야말로 안테나처럼 태양전지에 나노입자를 딱 붙이기만 하면 효율이 높아진다는 것입니다. 올해 1월에는 고효율 태양전지를 대량 생산하는 새로운 기술도 나왔답니다. 한국과학기술연구원(KIST)의 민병권 박사팀은 프린팅 방법으로 고전압을 내는 박막태양전지 기술을 개발했지요.

 

 

 

태양전지는 점점 효율이 좋아지고 그 모양도 다양하게 개발되고 있습니다. 앞으로는 또 어떤 태양전지가 선보이게 될까요? 이렇게 태양전지는 날이 갈수록 몰라보게 진화하는 중이랍니다. 이런 연구와 노력이 합쳐진다면, 언젠가는 우리도 태양광 비행기를 탈 수 있는 날이 오지 않을까요? 다음 태국 여행 때는 이런 태양광 비행기를 타고 가기를 기대합니다.

 

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신선미 ㅣ 동아사이언스 기자 대학에서 생물학과 생명공학을 전공했고, 대학원에서 환경미생물학을 공부했습니다. 현재 동아사이언스에서 일반 생활 속 '과학' 이야기를 주로 이야기하고 있어요. vamie@donga.com