쓰다 남은 태양광도 재활용 할 수 있는 시대가 온다!

태양광이 지구에 도달하려면 약 1억 4960만㎞를 날아와야 합니다. 빛의 속도로는 8분 만에 도달할 수 있지만 어마어마한 거리임에는 확실합니다. 이렇게 힘든 여정을 마친 태양광을 한번 쓰고 버려지는 대신에 재활용을 할 수 있다면 어떨까요? 오늘은 태양광 재활용에 대한 이야기를 들려드리도록 하겠습니다!

 

▲ 위 이미지는 인용의 목적으로 사용되었습니다. [이미지 출처 - 사이언스지 (바로가기 클릭)]

 

태양광의 재활용 가능성을 처음 밝힌 장치는 차세대 유망전지로 각광받고 있는 ‘페로브스카이트 태양전지’입니다. 페로브스카이트는 2012년 처음 개발된 뒤 이듬해인 2013년 최고 과학 잡지 ‘사이언스’가 선정한 올해의 혁신기술 중 하나로 선정될 정도로 주목받고 있습니다. 개발 5년 만에 ‘마의 효율’이라 부르는 20%를 넘기는 등 빠르게 성장하고 있지요.

 

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태양광에는 눈에 보이지 않는 미세한 입자가 포함돼 있습니다. 이를 광자(光子)라고 합니다. 태양전지 등 태양광을 전기에너지로 변환하는 장치는 이 광자를 흡수해 움직임이 자유로운 전자와 정공을 형성합니다. 전자와 정공이 흐르는 과정이 바로 우리가 사용하는 ‘전기에너지’가 되는 것입니다. 하지만 전자와 정공이 만들어 지는 동시에 반대로 전자와 정공이 다시 합쳐지며 광자를 만드는 반응이 일어나기도 합니다. 영국 케임브리대 연구진이 이때 발생하는 광자를 모아 다시 태양광 발전을 위한 준비물로 재활용 할 수 있는 기술을 개발한 것이지요.

 

개발된 재료는 ‘하이브리드 납 화티탄석’이라는 굉장한 이름을 가집니다. 연구진이 500mm 두께의 재료에 레이저를 쏘이자 같은 빛이 재료의 다른 곳에서 다시 내보내진다는 광자 재활용의 증거를 발견합니다. 같은 양의 빛으로 더 많은 에너지를 생산할 수 있다는 것이죠.

 

이 재료가 아직 태양전지로 실제로 활용된 건 아닙니다. 광자를 재활용 할 수 있다는 가능성을 열었고, 실제 개발로 이어진다면 기존에는 상상도 할 수 없었던 어마어마한 효율을 갖는 태양광 발전장치를 개발할 수 있다는 것이지요. 현재 태양광 발전기기로 주로 사용되고 있는 재료는 실리콘입니다. 실리콘 태양전지는 받은 태양광의 25~26% 정도를 전기에너지로 전환합니다. 페로브스카이트 태양전지는 빠르게 성장하고 있지만 현재 국내연구진의 20.1% 효율이 최고 기록입니다. 

하지만 이번에 개발된 것처럼 전지 내부에서 발생하는 광자와 외부에서 새로 유입되는 광자까지 모두 활용하면 기존보다 효율을 획기적으로 높일 수 있겠지요. 페로브스카이트는 전지 외에도 디스플레이, 조명장치 등 다양하게 사용할 수 있어요. 태양광 재활용 기술이 적용되면 적은 에너지로 더 많은 것을 누릴 수 있게 되겠지요.

 

태양광 기술은 한화를 비롯한 국내 기업이 세계 으뜸 수준입니다. 아직 상용화되지 않은 페로브스카이트 역시 국내 연구진이 세계적으로 앞선 기술력을 보유하고 있지요. 미래창조과학부가 ‘기후변화 대응기술 개발’에 568억 원이라는 거대 투자를 하겠다는 계획을 발표하며 그중에서도 태양광 기술과 페로브스카이트를 주목할 정도로 태양광 분야의 발전 가능성은 무궁무진해 보입니다.

태양광 발전 기술은 끊임 없이 진화를 거듭하고 있는데요. 그 중, 태양광을 재활용할 수 있는 기술이 연구 되고 있다는 것이 신기하기만 합니다. 우리의 기술력으로 머지 않은 미래에는 환경도 보호하고, 에너지 효율도 높은 태양광을 재활용하는 것이 상용화가 될 수 있을 듯 합니다. 그날이 온다면 내리쬐는 햇빛이 더욱 유익하게 보이지 않을까 싶네요! 날씨 좋은 봄날, 태양을 누리며 사는 하루가 되시길 바랍니다.

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