태양광도 선택과 집중 필요

고유가시대를 맞아 태양에너지, 풍력, 지력 등 신재생에너지의 필요성이 급부상했다. 그 중에서도 태양에너지의 가장 큰 매력은 그 양이 인류에게 무한하게 느껴질 정도로 풍부하고 무공해라는 점이다. 태양이 지구로 40분간 방출하는 에너지가 지구 전체 인구가 1년간 소비하는 에너지와 동일한데 현재 인류의 태양에너지 활용도는 태양광과 태양열로 화석연료에 비해 효율이 높지 않고 고가여서 덜 경제적이므로 고작 1%도 되지 않는다.

태양에너지를 전기에너지로 변환해주는 과학적 연구는 19세기 전반기에 시작됐다. 실용적인 태양전지는 1954년 미국 벨연구소에서 실리콘이 햇빛에 민감하게 반응하는 것을 발견하면서 시작됐다.

태양전지 효율 발전의 걸림돌은 실리콘과 같은 태양전지의 태양광 선택에 제한이 있기 때문이다. 빛은 광자라는 빛의 알갱이로 이뤄졌으며, 태양에서 방출하는 광자는 에너지의 종류가 매우 다양하다. 태양전지가 빛을 받으면 태양전지 물질에 의해 선택된 광자가 전류를 발생시키면서 전기가 생산된다. 따라서 아무리 강한 빛이라도 반도체 태양전지가 못 받아들이는 빛이라면 전기는 생산되지 않는다. 이런 까닭에 실리콘 태양전지는 가시광선과 같이 일부 태양광만 흡수할 수 있어 효율을 높이기가 어렵다.

이같은 단점을 보완하기 위해서 가시광선뿐만 아니라 적외선, 자외선을 모두 흡수하기 위해 실리콘 이외에 새로운 물질을 개발하여 적층함으로써 해결할 수 있다. 또한 태양광을 돋보기나 거울을 사용하여 빛을 한 곳에 집중시킨다면 물질의 소모를 획기적으로 줄일 수 있다. 현재 선진국에서는 다양한 태양광을 선택할 수 있는 물질과 집광기술을 활용하여 태양전지의 효율을 무려 40%까지 끌어올렸다. 상업적으로 최고 효율이 20% 초반에 머물고 있지만 앞으로 연구를 통해 상황은 달라질 것으로 예측되며, 우리나라도 선진 미래 친환경 에너지 강국을 위해서는 선택과 집중을 통한 개발에 박차를 가해야 한다고 생각한다.