최근 재생에너지에 대한 투자가 집중되면서 태양전지 산업은 호황을 맞이했습니다. 물론 패널 생산 과잉이나 거품 논란도 있었으나 점차 기술이 발전하고 생산 능력이 늘어나면서 단가가 떨어지는 것은 분명한 사실입니다. 더구나 점차 온실 가스 감축에 대한 세계적인 노력이 강조되는 만큼 앞으로 더 많은 태양 전지가 생산될 것은 의심의 여지가 없다고 하겠습니다.
그러나 태양전지는 미래 에너지 산업의 핵심이 되기에는 한가지 결정적인 문제점을 가지고 있습니다. 밤이나 날이 흐리면 발전을 할 수 없다는 것이죠. 이 문제는 매우 심각한 제약입니다. 이를 극복하기 위해서 다양한 에너지 저장 장치가 개발 중에 있지만, 비용이라는 문제가 역시 만만치 않습니다.
광전기 화학 셀(photoelectrochemical cell (PEC))은 태양 전지의 일종이라고 볼 수 있지만 약간 다른 방식의 전지입니다. 이 방식 광화학 반응을 이용해서 전해질에서 수소를 생산하거나 혹은 다른 방식으로 에너지를 회수하는 방법입니다.
만약 태양광 에너지를 바로 사용하는 대신 다른 에너지 원으로 변경해서 저장할 수 있기 때문에 PEC 방식에 주목하는 과학자들이 있습니다.
텍사스 대학의 후챙 리우(Fuqiang Liu)와 그의 동료들은 새로운 방식의 PEC를 개발했습니다. 이들이 만든 PEC는 태양에너지를 화학에너지로 바꿀 수 있을 뿐 아니라 심지어 저장할 수도 있습니다. tungsten trioxide/titanium dioxide (WO3/TiO2) 전극과 바나듐 레독스 플루 배터리(VRB: vanadium redox-flow battery. 전해질 배터리의 일종)를 활용한 방식이기 때문입니다.
( A photoelectrochemical cell can turn sunlight into either electricity or chemical energy in the form of hydrogen (Credit: UT Arlington))
(Researchers have, for the first time, found a way to store electrons generated by photoelectrochemical (PEC) cells for long periods of time
(Credit: UT Arlington))
이 PEC는 낮에는 태양에너지를 이용해서 VRB를 충전하고 에너지가 필요할 때 95%라는 매우 높은 효율로 전기를 내놓을 수 있습니다. 한마디로 태양전지와 배터리를 하나로 합친 아이디어죠.
아이디어는 훌륭하지만, 비용 및 에너지 생산 효율 등 여러가지 개선이 필요한 문제점이 있을 것 같습니다. 만약 비용적으로 저렴한 배터리 PEC를 만들 수 있다면 여러 가지 방식으로 응용이 가능할 것이기 때문입니다.
인류는 지금까지 여러 가지 어려움을 신기술로 극복해왔습니다. 태양 에너지에 있어서도 이점은 아마 마찬가지일 것이라고 기대합니다.
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