獨 연구팀 "달 먼지로 효율 10% 태양전지 제작…발사 무게·비용 99% 절감"
달 레골리스를 활용한 미래 태양전지 제조 상상도 |
독일 포츠담대 펠릭스 랑 박사팀은 4일 과학 저널 디바이스(Device)에서 달 레골리스 모사체를 녹여 만든 문글라스(moonglass)와 값싸고 에너지 전환 효율이 높은 페로브스카이트(perovskite)를 결합해 안정적인 태양전지를 만들었다고 밝혔다.
연구팀은 달에서 직접 태양전지를 만들면 고효율 태양전지를 지구에서 가져갈 때보다 운송 물질 무게와 비용을 99% 이상 줄일 수 있다며 달 먼지 태양전지가 미래 우주탐사에서 잠재적인 에너지 공급원이 될 수 있을 것이라고 말했다.
랑 박사는 "현재 우주에서 사용되는 태양전지는 효율이 30~40%로 매우 높지만, 효율에는 대가가 따른다"며 이 태양전지는 유리나 두꺼운 금속 막을 덮개로 사용해 매우 비싸고 무거워 우주로 발사하는 데 큰 비용이 든다고 지적했다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 지구에서 태양전지를 가지고 가는 대신 달에서 구할 수 있는 재료로 태양전지 제작에 필요한 유리를 만드는 방안을 모색했다.
달 레골리스 모사체와 문글라스, 달 태양전지 |
연구팀은 문글라스를 만드는 데는 복잡한 정제과정이 필요하지 않고 집중된 햇빛만으로도 레골리스 모사체를 녹여 유리로 만드는 데 필요한 온도를 얻을 수 있었다며 그 과정이 의외로 간단했다고 밝혔다.
또 일반 유리는 우주에서 갈색으로 변하며 햇빛을 차단, 효율이 서서히 낮아지지만, 문글라스는 달 먼지 불순물 때문에 자연스러운 갈색을 띠고 더 어두워지지 않아 태양전지가 방사선에 더 강해지는 것으로 나타났다.
연구팀은 이 태양전지 효율은 10%지만 이는 우주로 보내는 물질 1ｇ당 에너지 생산량을 지구에서 가져가는 태양전지와 비교하면 최대 100배 더 많은 것이라며 더 투명한 문글라스를 사용하면 효율도 23%까지 높일 수 있을 것이라고 밝혔다.
랑 박사는 "달에서 태양전지를 만들면 우주선 태양전지 운송 중량을 99.4% 줄이고 비용도 99% 절감할 수 있다"며 이 연구는 안정적 에너지원이라는 우주탐사의 가장 큰 과제에 대한 잠재적 해결책을 제시한다고 말했다.
이어 "연료용 물 추출부터 달 벽돌로 집을 짓는 것까지 과학자들은 달 먼지 활용법을 모색해 왔다"며 "이 연구는 달 먼지를 이용해 만든 태양전지로 미래 달 도시에 필요한 에너지를 공급할 수 있는 가능성까지 보여준다"고 덧붙였다.
◆ 출처 : Device, Ortiz et al., 'Moon photovoltaics utilizing lunar regolith and halide perovskites' ,https://www.cell.com/device/fulltext/S2666-9986(25)00060-2.
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