태양광 발전의 응용편?

날이 무지하게 덥다.

그러다보니.. 다시 태양광에 관심을 가지게 된다.

오늘은 단순히 태양광에 대해 이야기를 하는게 아니라, 태양광과 비슷한 원리의 뭔가를 생각해보려고 한다. 실제 이런 기술은 아직 없는 것 같다만...

 

태양광 패널이란, 태양에서 온 빛을 패널이 받아서 전기를 만드는 장치이다.

여기에 사용되는 원리는 광전효과이다. 광자나 전자가 어떤 뭔가를 때렸을 때??? 얻어맞은 물질이 전자를 내 놓는 현상을 말한다. 그 중에서 우리는 태양 주위에서 살다보니, 태양에서 가장 많이 방출하는 가시광선 영역을 주로 활용하려고 하고. 태양이 가장 많이 방출하는 빛이 가시광선 영역이다보니, 가장 많이 활용하려고 하는 영역도 가시광선이 되는 것이다.

그런데, 지구에서 가장 많이 발산하는 파장은 가시광선이 아니라 적외선 영역이다. 하지만 가시광선보다 에너지가 낮으니, 적외선을 전기로 변환시키는 패널을 굳이 개발하려고 하지 않는 것 같다. 아니, 개발을 하려고는 하고 있지만 효율이 매우 나쁘다고 해야 하나?

 

우리는 빛을 보고 소리를 듣는다고 이야기를 한다. 그리고 우리가 보지 못하는 빛의 영역도 있다. 이런 것들을 다 통틀어 파동이라고 이야기를 한다. 파동.. 물결처럼 움직이는 그 무엇.

그 파장이 매우 길면 소리부터 전자파, 적외선, 가시광선, 자외선.. 그리고... 방사선.

방사선도 여러 가지 파장을 가진다.

 

그런데 가시광선이 태양광패널에 부딪치면서 전기를 만들어 내면, 가시광선은 일부 태양광패널에 흡수가 되는 것이다. 그리고 남는 파장이 반사가 된다. 만약 가시광선의 모든 파장을 다 흡수한다면 정말 검게 보일거다. 단순히 검은 게 아니라 암흑이 되겠지. 하지만 우리가 보는 태양광패널은 단순히 색이 검은 것 뿐이다. 그래서 텐덤셀이라는 태양광패널도 개발이 되고 있다. 페로브스카이트라는 3세대 태양광패널은 투명하다는 특징이 있는데, 어떤 물질을 사용했냐에 따라 흡수하는 파장이 달라지게 된다. 그리고 나머지 파장들은 뒤로 통과를 시키는데, 그걸 활용해서 여러 가지 파장을 흡수하는 태양광패널을 만드는 것이다. 2세대 태양광전지의 효율이 최대 25~27% 정도 될 것이다. 3세대라는 페로브스카이트도 저 정도일 것이다. 그런데 텐덤셀은 이론적으로 44% 정도 효율이 기대된다고 한다. 물론, 아직은 30% 정도 수준이던데, 이것도 개선이 되면 효율이 더 올라가겠지.

 

결국 이 말은 물질에 따라 흡수하는 파장을 다르게 만들 수 있다는 건데, 그렇다면 소리를 흡수하여 전기로 변환하는 것도 가능할 것이고, 적외선, 자외선을 흡수하여 전기로 변환도 가능하지 않을까? 그리고 전자기파를 흡수하여 전기로 변환하면? 단순히 전자기파를 흡수만 해도, 그런 물질을 우리는 스텔스물질이라고 한다. 그걸 전투기에 바르면 스텔스전투기가 된다. 물론, 효율이 있기 때문에 100% 스텔스가 되지는 않는다만.

 

그럼 아예 방사선을 흡수하면 어떻게 될까? 소리를 흡수하면 방음이 될 거고, 전자파를 흡수하면 스텔스 도료로 사용할 수 있겠지만, 방사선을 흡수한다면? 그런 물질을 개발하면 정말로 핵발전소는 무한한 에너지의 보고가 될 수 있을 것이다. 방사선을 흡수해서 전기로 바꿀 테니까. 그게 한겹으로 부족하면 두겹, 세겹, 네겹... 아니, 10겹 20겹을 설치하더라도 방사선이 새 나오는 걸 막으면.. 완전히 못막아도, 100겹을 설치해서 1/10로 줄일 수 있다면? 그렇다면 충분히 해 볼 수 있는 일이 될 것이다.

 

솔직히 여태 이 이야기를 하고 싶었다.

아마도, 이런 파동과 관련된 것들은 양자역학과 관련된 이야기일 것이다. 이런 패널들을 파동To전기로 보면, WTE(Wave To Electricity)이야기하면 될라나? 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 흡수하는 파장을 달리할 수 있다면.. 우리는 다양한 효과를 볼 수 있지 않을까?

 

최근에 가장 인기있는 태양광패널 소재는 페로브스카이트다. 그런데, 스텔스 소재로는 메타물질을 많이 사용한다. 페로브스카이트가 메타물질일까? 그건 잘 모르겠다. 메타물질이라는게 빛을 휘게 만든다? 그런 걸로 이야기가 많이 되었는데.. 어디선가는 특정 구조가 반복적으로 나타나는걸 메타물질이라고 이야기를 하기도 하더라. 뭐.. 암튼..

그런 메타물질을 이용해서 스텔스를 만든다면, 메타물질을 이용해서 태양광패널을 만들 수도 있을 것 같다는 생각...

 

뭐...

이상 망상 혹은 잡썰!!!이었다.