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  [] 접을 수 있고 포장할 수도 있는 솔라 타프(Solar Tarp)로 태양광 전기를 생산할 수 있다. 지붕 소재, 야외용 바닥 타일, 도로 포장 또는 주차장 포장에도 적용하여 태양광 발전을 할 수 있는 소재  게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기 게시글을 카카오스토리로 보내기
write date : 2018-08-16 09:25:27   

접을 수 있고 포장할 수도 있는 솔라 타프(Solar Tarp)로 태양광 전기를 생산할 수 있다. 지붕 소재, 야외용 바닥 타일, 도로 포장 또는 주차장 포장에도 적용하여 태양광 발전을 할 수 있는 소재

태양광 패널의 에너지 생산 잠재력과 태양광 패널 사용을 제한하는 핵심요소는 제조 형태의 문제이다. 실리콘으로 만든 태양광 패널의 가격은 계속 하락하고 있고 따라서 일부 지역에서는 석탄 또는 천연가스와 같은 화석연료 발전과 거의 비슷한 비용으로 전력을 생산할 수 있다. 그러나 실리콘 태양광 패널은 부피가 크고 단단하며 부서지기 쉽기 때문에 어디에서나 사용할 수는 없다.

전 세계 어디서나 전력망이 공급되지 않는 지역에서는 태양광 패널을 이용하여 어둠을 밝히고 식수를 공급하며 가정이나 마을 단위에 전력을 공급하며 비상 대피소나 난민 캠프에 도움을 줄 수 있다. 그러나 실리콘 태널의 기계적 취약성과 무게, 운송의 문제로 인해 최상의 선택은 아닐 수도 있다.

캘리포니아 대학의 연구진은 실리콘 태널만큼 효율적이면서도 얇고 가볍고 접을 수도 있는 유연한 태널을 개발하고 있다. 솔라 타프(Solar Tarp)라고 부르는 이 기기는 방 크기로 펼쳐서 태양광 전력을 생산하기도 하고 자몽 크기로 부풀려져 백팩에 달수도 있다. 그동안 유기 태양 전지를 극도로 얇게 만들어 유연하게 만들고자 하는 연구들이 있었지만 내구성을 위해서는 태널을 신축성이 있으면서도 강하게 만들 수 있는 분자구조가 필요하다.

솔라타프의 작은 조각 : 캘리포니아 대학교

실리콘 반도체

실리콘은 모래에서 추출할 수 있으므로 값이 싸다. 실리콘 분자들은 좋은 반도체가 되어 전기장이나 빛을 이용하여 전도성을 끄고 켤 수 있다. 값이 저렴하고 유용성이 뛰어나기 때문에 실리콘은 컴퓨터의 마이크로칩과 보드의 기초가 되며 휴대폰과 다른 모든 전자기기의 부품 사이에서 전기 신호를 전송한다. 또한 실리콘은 빛을 이용해 에너지로 전환할 수 있기 때문에 태널의 핵심 요소가 된다.

그러나 실리콘의 화학적 특성 때문에 이를 유연한 전자기기에 적용하기 어려운 점도 있다. 실리콘은 빛을 높은 효율성을 가지고 흡수하지 않는다. 실리콘 패널이 너무 얇으면 광자가 바로 패널을 통과하기 때문에 적당한 두께(100마이크로미터, 지폐 한 장의 두께 정도)를 가져야 빛이 낭비되지 않는다.

차세대 반도체

그러나 연구진들은 빛 흡수 능력이 훨씬 더 좋은 반도체를 발견했다. 페로브스카이트(perovskite, 부도체, 반도체, 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 금속 산화물로서 회티타늄석이라고도 한다)라고 부르는 소재들은 실리콘과 거의 비슷한 효율성을 나타내는 태양전지를 만드는 데 사용할 수 있다. 그러나 실리콘에 비해 1/1,000의 두께로도 빛을 흡수할 수 있는 층을 만들 수 있다. 따라서 연구진들은 무게를 줄이는 것이 핵심 요소가 될 수 있는 소형 무인 항공기나 기타 기기에 동력을 공급할 수 있는 페로브스카이트 태양 전지를 만드는 연구를 하고 있다.

2000년 노벨화학상은 반도체 폴리머라고 부르는 초박형 반도체를 만든 일본과 미국의 학자 3명에게 공동 수상되었다. 이러한 유형의 소재는 유기 반도체라고 부른다. 이는 탄소를 기반으로 하는 유기분자의 긴 사슬로 구성되어 있기 때문에 폴리머라고 부르기도 한다. 유기 반도체는 이미 상업화되어 있다. OLED TV로 알려진 유기발광 다이오드 디스플레이(organic light-emitting diode display) 산업은 이미 수십억 달러 규모의 산업을 형성하고 있다.

폴리머 반도체는 페로브스카이트 또는 실리콘만큼 태양 빛을 전기로 변환시키는 능력이 효율적이지는 않지만 더욱 유연하고 내구력이 뛰어난 잠재성을 가지고 있다. 반도체가 아닌 일반 폴리머들은 일상생활의 모든 곳에서 찾을 수 있다. 옷감, 플라스틱, 페인트 등을 구성하는 분자는 모두 폴리머이다. 폴리머 반도체는 실리콘과 같은 전자적 특성과 플라스틱과 같은 물리적 특성을 결합할 수 있다.

효율성과 내구성의 결합

플라스틱은 타프와 같은 유연성과 자동차 패널을 구성하는 견고함 등 다양한 특성을 가지고 있다. 반도체 폴리머는 단단한 분자구조를 가지고 있으며 작은 결정으로 구성되어 있다. 이것이 전자적 특성을 이루는 핵심요소이지만 반면에 부서지기 쉬워 유연하거나 단단한 제품에 적용하기 쉽지 않다.

이번 연구는 반도체 특성과 내구성 있는 플라스틱을 결합한 소재를 찾는 일에 집중하고 있다. 솔라 타프 또는 솔라 담요를 만드는 것이 연구의 주된 관심이지만 이를 발전시키면 지붕용 소재, 야외용 바닥 타일, 도로 포장 또는 주차장 포장에도 이용할 수 있는 소재가 될 수 있다. 이러한 연구들은 태양이 가진 힘을 이끌어내는 열쇠가 된다. 지구에 한 시간 동안 내리쬐는 햇빛은 인류가 1년간 사용하는 에너지의 양보다 더 많기 때문이다.

 

 

Image Credit: Sonpichit Salangsing / Shutterstock.com

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