24시간 태양광 발전이 가능한 기술 개발

  • 기자명 박종제 에디터
  • 입력 2022.05.27 10:05
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당신이 잠든 사이에도 태양광 발전이 가능하다면 믿을 수 있겠는가? 거짓말처럼 들리겠지만, 이 기술이 개발됐다. 만약 상용화만 이루어진다면 지금의 태양광 발전의 효율을 뛰어 넘는 에너지 효율을 만들 수 있을 것이다.

투자 대비 에너지 생산 효율 혹은 차후 폐기 과정에서 발생하는 문제에 대해 여전히 많은 사람들이 이의를 제기하고 있지만, 그럼에도 태양광 발전은 신재생 에너지의 대표 솔루션으로 각광받고 있다. 하지만 태양광 발전은 한 가지 치명적인 단점이 있다. 바람이나 파도 혹은 물의 낙차와 달리 태양광 발전은 주간 시간대에만 발전이 가능하다는 점이다. 그러니까 해가 떠 있는 낮시간이 아니면 전기 에너지를 생산할 수 없다.

지금까지는 이게 태양광 발전에 대한 상식이었다. 그런데 상식을 뒤엎을만한 새로운 기술이 개발됐다. 극단적으로 이야기하면 해가 진 이후에도 발전이 가능하며 따라서 문자 그대로 24시간 에너지를 생산할 수 있다. 호주의 뉴사우스웨일즈 대학교 연구진은 최근 야간에도 발전이 가능한 태양광 발전 기술 개발에 성공했다. 원리는 의외로 간단하다. 적외선에 의한 복사열을 전기 에너지로 바꾸는 것이다.

쉽게 설명하면 우리가 야간투시경을 통해 세상을 바라볼 때 빛이 없어도 이미지를 시각화할 수 있는 원리와 같다. 태양은 낮시간에는 빛과 열을 함께 지구로 보내는데, 밤이 되면 빛은 사라지지만 낮동안 보낸 열은 남아 있다. 이를 복사열이라고 하며 여기서 적외선이 발생한다.

뉴사우스웨일즈 연구팀이 개발한 것은 이렇게 낮동안 지구에 쌓인 복사 에너지에서 적외선만 선별적으로 감지해 전력으로 변환하는 열복사 다이오드 반도체다. 연구팀 팀장, 네드 에킨스 다우크스 교수는 “열화상 카메라를 이용하면 밤에도 얼마나 많은 적외선들이 지구에 머물러 있는지 확인할 수 있습니다. 우리가 개발한 기술은 방출된 적외선 열복사로부터 전기를 생산하는 기술입니다.” 라고 설명했다.

특히 이 기술은 열복사에서 방출된 적외선을 이용하기 때문에 기온이 낮은 곳에서도 낮은 효율이나마 전보다 개선된 전기 에너지 생산이 가능하다는 점이다. “태영 전지는 보통 뜨거운 태양열과 빛을 흡수함으로써 전기를 생산합니다. 우리가 개발한 열복사 다이오드는 추운 환경에서도 방출된 적외선으로부터 전기를 얻을 수 있습니다.” 라고 설명한 연구팀은 아직 해결해야 할 과제도 남아 있다고 전했다.

우선 이 기술은 현재 초기 단계로 아직 낮시간에 비해 1/10만 정도의 에너지만을 생산할 수 있다. 하지만 이들은 보다 적외선으로부터 좀 더 효율적으로 전기 에너지를 생산할 수 있는 물질만 찾을 수 있다면 발전 효율을 더 올릴 수 있다고 기대하고 있다. 예를 들어 최초의 태양광 패널의 경우 2%의 발전 효율을 보였지만 현재는 25%를 상회하는 수준으로 효율이 개선됐다. 물론 여기까지 도달하는데 약 50년이라는 시간이 걸리긴 했지만, 개선 속도가 점점 더 빨라진다는 점을 감안하면 적외선으로부터 얻는 에너지 효율을 높이는데 오랜 시간이 걸리지 않을 것이라 기대된다.

특히 이 기술은 다양한 가능성을 함께 열었는데, 예를 들어 인공 심박기의 경우 지금은 주기적으로 배터리를 교환해야 하지만 이 기술이 완성 단계에 도달하면 체온에서 발생하는 적외선만으로도 충분한 동력원을 얻을 수 있다. 물론 그렇게 되기까지 꽤 많은 시간과 투자가 이루어져야 한다. 그럼에도 주목할만한 기술인 이유는 그동안 야간투시 장비나 일부 진단, 검증 기기이외에는 거의 쓸일이 없었던 적외선이 새로운 발전원으로 쓰일 수 있다는 점이다.

그것이 태양이건 혹은 인체에서 발산하는 열에 의한 적외선이건 무엇이든 에너지로 전환할 수 있다면 또 하나의 재생 에너지로써 주목할만한 가치는 충분히 있을 것이다.

박종제 에디터는?

F1 레이싱 코리아 전 편집장으로 포뮬러 1과 관련된 뉴스 그리고 레이스의 생생한 이야기와 트랙 밖의 이야기를 다수의 매체를 통해 전해왔다.

레드불 코리아, 한국 타이어 매거진 뮤(MiU) 등의 온/오프라인 채널에 F1, 24h 르망, WRC 등 다양한 글로벌 모터스포츠 이야기를 전하고 있는, 모터스포츠 및 자동차 전문 에디터다.

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