태양광 에너지는 현재까지 나온 신재생에너지 중 가장 많이 알려져 있고 연구가 많이 되고 있다. 햇빛을 에너지원으로 해서 전기를 생산하는 태양광 에너지의 장점은 다른 신재생에너지보다 에너지 전환효율이 높지만 밤에는 전기를 생산해내지 못한다는 한계가 있다.

국내 연구진이 밟거나 누르는 압력 에너지를 전기 에너지로 전환하는 압전 기술을 태양전지와 접목시켜 밤에도 에너지를 만든는 방법을 찾아냈다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 송진동 박사와 연세대 물리학과 조만호 교수 공동연구팀은 태양전지에서 사용되는 나노선 구조 반도체의 원자 구조 배열을 압전현상이 발생하는 구조 배열로 바꿀 수 있는 방법을 찾아냈다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’ 최신호에 실렸다.

이번 기술을 활용하면 햇빛 뿐만 아니라 물리적 진동이나 압력에 의한 전기 생산이 가능해 낮에는 햇빛으로 밤에는 바람이나 진동으로 전기를 생산할 수 있어 햇빛이 없는 밤에도 활용이 가능한 태양전지가 나올 수 있게 됐다.

기존 태양전지를 만드는데 사용하는 실리콘 기반 반도체 물질은 태양광 흡수에는 적절하지만 물리적 진동에 의한 전기생산은 어렵다. 연구팀은 차세대 반도체 물질로 주목받고 있는 인듐갈륨비소(InGaAs)를 활용한 저차원 나노구조를 개발해 빛은 물론 진동으로도 전기를 만들 수 있는 에너지 수확장치를 개발했다.이를 통해 햇빛은 물론 사람의 움직임, 바람에 의한 흔들림 같은 물리적 진동을 흡수해 전기를 만들 수 있게 돼 낮에는 태양전지로 사용하고 밤에는 압전방식으로 에너지를 만들 수 있게 된 것이다.

송진동 KIST 박사는 “이번 연구결과는 다양한 형태의 웨어러블 장비에 응용할 수 있기 때문에 낮에는 태양광으로 밤에는 움직임으로 전기를 만들어 센서를 작동시킬 수 있게 될 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr