中, 태양광 패널 대신 ‘투명 발전 창문’ 상용화…에너지 소비 최대 75% 절감

중국이 지붕이나 들판에 설치하던 기존 태양광 패널을 대체할 수 있는 ‘투명 태양광 창문’ 기술을 선보이며 재생 에너지 시장의 판도를 바꾸고 있다.

이번 기술은 건물의 외관을 해치지 않으면서도 도심 고층 빌딩 전체를 발전소로 탈바꿈시킬 수 있는 획기적인 대안으로 주목받고 있다고 23일(현지시각) 에코포탈이 보도했다.


장쑤성 난징대학교의 장더웨이(Dewei Zhang) 박사가 이끄는 연구팀은 최근 ‘무색 단방향 태양 집광기(CUSC, Colorless Unidirectional Solar Concentrator)’라는 장치를 개발했다.

이 기술은 액정 필름(콜레스테릭 액정)의 구조를 정밀 설계하여 가시광선은 투과시키되, 특정 편광된 빛만을 선택적으로 굴절시켜 창문 가장자리에 설치된 태양광 전지로 유도하는 방식이다.
기존의 반투명 태양광 패널은 어두운 색조가 들어가 미관을 해쳤으나, CUSC는 64.2%의 높은 가시광 투과율과 91.3의 연색 지수를 기록해 일반 유리창과 차이가 거의 없다.


연구팀에 따르면 이 투명 태양광 창문은 도심 빌딩의 에너지 구조를 완전히 바꿀 수 있는 잠재력을 가졌다.

시뮬레이션 결과, 2m 너비의 CUSC 창문은 빛을 최대 50배까지 집중시킬 수 있다. 이는 동일한 전력을 생산하는 데 필요한 태양광 전지 면적을 기존 패널 대비 최대 75%까지 줄여준다.

이미 직경 1인치 크기의 프로토타입으로 소형 팬(10mW)을 직접 구동하는 데 성공했다. 또한 갈륨비소(GaAs)와 같은 고성능 태양광 전지와 호환되어 변환 효율을 더욱 끌어올릴 수 있다.

이번 혁신은 단순한 발전 기술을 넘어 탄소 중립(SDG) 목표와 도시 계획 분야에도 큰 영향을 미칠 전망이다.

건물 옥상에 패널을 덕지덕지 붙일 필요가 없어 현대적인 건축 디자인을 그대로 유지하며 에너지를 생산할 수 있다.

신축 건물뿐만 아니라 이미 설치된 창문 유리 위에 특수 코팅만 하면 즉시 태양광 창문으로 업그레이드가 가능하다는 점도 큰 장점이다.

연구팀은 이 기술을 농업용 온실이나 투명 디스플레이 장치 등으로 확장할 계획이다.

장더웨이 박사는 “가까운 미래에 지금까지 죽어 있던 모든 투명한 표면이 태양 에너지를 생산하는 활성 발전기가 될 것”이라며, 이 기술이 전 세계적으로 수십억 톤의 탄소 배출을 줄이는 데 기여할 것이라고 확신했다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com