영국, 새로운 우주탐사용 태양전지 개발 나선다

워릭대

우주용 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지. 위키미디어 제공

영국이 우주에서 사용할 수 있는 새로운 태양전지를 개발하기 위한 연구에 대규모 자금을 투입한다. 우주에서 반영구적으로 쏟아지는 태양광을 이용하는 태양전지는 우주 임무를 수행하는 데 중요한 동력원으로 꼽힌다. 우주 산업에서 화석연료에 대한 의존도를 줄이기 위한 대안으로도 주목받고 있다.

영국 워릭대는 유럽연구위원회(ERC)로부터 우주용 태양전지에 사용되는 후보 물질을 발견하는 연구를 승인받았다고 3일(현지시간) 밝혔다. 5년간 진행되는 연구에는 220만파운드(한화 33억7691만원)가 투입된다.

기존 태양전지 소재에 사용되는 실리콘은 내구성이 약하고 우주 방사선에 취약하다는 단점이 있다. 현재 우주용 태양전지 소재로 주목받는 소재는 금속 할로겐형 페로브스카이트다. 대기권 밖에서도 안정적으로 기능을 유지하는 내구성이 장점이다. 하지만 이 역시 안정성이 낮고 수명이 짧다는 문제가 있다.

연구팀은 새로운 후보물질을 찾기 위해 핵 자기 공명(NMR) 분석법을 통해 금속 할로겐형 페로브스카이트의 구조를 원자 수준에서 분석한다. 핵 자기 공명 분석법이란 원자핵이 자기장에 의해 생성되는 에너지를 흡수해 다른 에너지로 전이하는 현상을 이용한 화학물질 분석법이다. 연구팀은 이 분석법을 위해 연구비용 중 90만 파운드(13억8164만원)를 들여 400메가헤르츠(MHz)의 핵자기 공명 분광기를 구입할 계획이다.

연구팀은 금속 할로겐형 페로브스카이트의 구조를 확인해 수명이 짧은 원인을 규명하는 것이 목표다. 원인을 찾아 단점을 보완하면 우주 임무에 적합한 새로운 태양전지 소재 물질을 찾아낼 수 있다는 설명이다.

이번 연구를 주도하는 도미닉 쿠비키 영국 워릭대 교수는 “기존 태양전지가 지구 밖 대기환경에서 열화되는 원인을 알아내면 새롭고 더 나은 물질을 설계할 수 있을 것”이라고 말했다. 

[박정연 기자 hesse@donga.com]