태양·물·이산화탄소로 ‘태양전지’ 만든다

태양·물·이산화탄소로 ‘태양전지’ 만든다

ㆍ식물의 광합성 원리 모방 신개념 에너지원 첫 개발

식물의 광합성 원리와 유사한 태양전지가 세계 최초로 개발됐다. 새 태양전지는 식물과 마찬가지로 태양, 물, 이산화탄소를 이용해 에너지원을 만든 뒤 산소를 배출한다. 

영국의 BBC는 24일 미국과 스위스 과학자들이 식물의 광합성 원리를 모방한 새로운 개념의 태양전지를 개발하는 데 성공했다고 과학전문지 사이언스를 인용해 보도했다.

원통형의 이 태양전지는 온도가 낮아지면 주변에서 산소를 흡착하는 성질을 가진 ‘세리아(산화금속)’를 안쪽면에 덧댄 구조로 이뤄졌다.

빛 투과율이 높은 석영판을 통해 태양광선이 통 안으로 들어오면 세리아가 태양에너지를 농축시킨다. 이어 이산화탄소와 물이 들어오면 온도가 낮아지면서 세리아가 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로부터 산소(O)를 뺏어와 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 발생시킨다. 이렇게 만들어진 수소는 단독으로 수소자동차 등의 연료로 사용되거나 일산화탄소와 화학반응을 일으켜 열효율이 높은 ‘합성가스(Syngas)’가 된다.

지금까지 수소연료전지를 만들 때 자연대기에서 순수한 성분의 수소를 얻기 어려워 주로 화석연료를 태워 수소를 얻는 반면 새로운 태양전지는 태양빛으로 물을 분해해 수소를 발생시킨다. 광합성을 할 때 엽록체에서 태양을 받아들인 뒤 미토콘드리아에서 물을 분해해 수소를 만드는 것과 유사한 과정을 거치는 셈이다. 

연구팀을 이끈 캘리포니아공대의 소시나 하일레 교수는 “현재 개발된 시제품은 열손실이나 빛의 재반사율이 높아 태양에너지의 0.7~0.8%만을 붙잡아놓는 데 그쳤지만, 빛효율을 19%까지 끌어올리면 대규모 공장의 발전시설로도 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

<강진구 기자 kangjk@kyunghyang.com>