“광합성으로 전력생산?” 태양전지 역할 ‘인조 나뭇잎’ 개발

햇빛과 물을 연료로 바꾸는 나뭇잎의 광합성 기능을 고스란히 모방하는 인조 나뭇잎이 개발돼 개발도상국에 값싼 에너지를 공급할 수 있는 길이 열렸다고 디스커버리 채널이 보도했다.

미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진이 개발, 미국 화학협회 회의에서 공개한 인조나뭇잎은 물통에 실리콘 칩 하나만 담근 간단한 장치에 불과하지만 햇빛이 나지 않을 때도 에너지를 저장할 수 있는 놀라운 능력을 갖고 있다.

식물의 광합성 작용은 태양 에너지가 잎 속의 전자를 해방시키고 이에 따라 수분이 분해돼 수소와 산소로 바뀜으로써 식물의 생장에 필요한 에너지를 저장하는 것. 인조 나뭇잎은 이를 그대로 본뜬 것이다.

연구진은 "식물의 잎에는 전선만 없을 뿐 전자의 움직임이 분주하다"면서 광합성을 일으키기 위해서는 태양전지와 마찬가지로 두 개의 촉매가 필요하다고 지적했다. 이들의 연구가 돌파구를 찾은 것은 바로 이런 반응을 일으킬 수 있는 두 종류의 값싼 촉매를 찾은 덕분이다.

이들이 만든 장치에서 햇빛은 일반적인 태양 전지판 재료와 같은 실리콘 물질에 포착되지만 배터리를 충전하는 전선과 연결되는 대신 촉매로 코팅이 된 실리콘이 물에 담겨져 전선 역할을 하게 된다.

연구진은 지금까지 이런 종류의 태양전지가 처음 만들어진 것은 아니지만 중요한 것은 실용적이고 값싼 소재를 발견했다는 점이라고 강조했다.

이들이 개발한 장치는 효율 면에서 현재 사용되고 있는 태양열 집열판과 맞먹어 지붕 위에 얹으면 가정용 전기를 공급할 수 있다는 것이다.

연구진의 최종 목표는 인도나 중국 농촌 같은 개발도상 지역 주민들에게 값싼 에너지를 공급하는 것이다. 물이 있는 곳에서는 어디서나 이런 장치를 이용할 수 있으며 사용되는 물이 그다지 순수하지 않아도 되기 때문에 군에서도 쉽게 사용할 수 있다.

연구진은 오늘날의 광전지판은 태양 에너지를 배터리 안에 저장할 수 있지만 태양 전지판 비용의 대부분은 배선과 포장에서 나온다면서 인조 나뭇잎에서는 이처럼 비싼 부품들이 필요 없어 값이 훨씬 싸진다고 설명했다.

이들은 그러나 실험실에서 얻은 성과를 주택의 지붕 위로 옮기는 데 해결해야 할 문제는 산소와 수소를 어떻게 붙잡아 저장하는가 하는 문제라면서 "이 과정에서 얼마나 많은 비용이 들 지는 두고 봐야 할 것"이라고 말했다.

이 인조 나뭇잎 기술은 매사추세츠주 케임브리지의 선 케이탈리틱스사가 상용화하고 있다.

디지털뉴스팀