中, 나무로 만든 태양광 시스템 개발..."어둠 속에서도 에너지 생성"

중국 연구진이 햇빛을 흡수하고 열로 저장하는 변형된 발사 나무 재료를 개발해 어둠 속에서도 에너지를 생성할 수 있는 새로운 형태의 태양 에너지 시스템을 선보였다.

이 기술은 에너지를 더 효율적으로 포획, 저장, 관리하는 새로운 태양 시스템을 시사할 수 있다고 26일(현지시각) 오일프라이스닷컴이 보도했다.


세계가 전례 없는 규모로 태양광과 풍력 에너지 용량을 늘리면서, 에너지 변동성 위기에 직면하고 있다.

태양광 패널은 태양이 빛날 때만 에너지를 생산하고, 풍력 터빈은 바람이 불 때만 에너지를 생산한다. 안타깝게도 에너지 수요 곡선은 이러한 생산 추세와 정면으로 상충하는 경우가 많다.
이는 에너지 그리드뿐만 아니라 에너지 시장에 큰 딜레마를 초래한다. 재생에너지가 대규모로 도입된 지역에서 기록적인 마이너스 에너지 가격을 포함한 시장 변동성은 투자자들을 겁먹게 하여 청정 에너지 도입의 미래를 위협하게 만든다.

전 세계 과학자들이 전력망 규모의 에너지 저장 확장을 위해 노력하고 있지만, 많은 연구자들은 변동성 문제를 완전히 피할 수 있는 24시간 생산이 가능한 새롭고 혁신적인 청정 에너지 생산 방식을 모색하고 있다.


지난달, 윈난에 기반을 둔 연구팀은 어둠 속에서도 에너지를 생성할 수 있는 새로운 형태의 태양 에너지 시스템을 개발했다는 연구를 발표했다. 가장 놀라운 것은 이 시스템이 나무로 만들어졌다는 것이다.

연구진은 과학 저널 어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)에 발표한 논문에서 "우리의 연구는 첨단 태양열 에너지 수확을 위한 확장 가능하고 친환경적인 목재 기반 플랫폼을 제시한다"고 밝혔다.
원목은 햇빛을 반사하고 물을 흡수하는데, 이는 일종의 태양전지를 만드는 데 활용될 수 있다. 특히 발사 목재는 정렬된 마이크로튜브로 가득한 자연 구조 덕분에 열을 유도하고 '자연 비계'처럼 재료를 고정하는 데 탁월하다는 것을 발견했다.


하지만 목재는 자연 상태에서는 에너지 용도로는 적합하지 않다. 본질적으로 이 방법은 인터레스팅 엔지니어링이 설명한 대로 '나무를 내부에서부터 재구성하는 것'으로 작동한다.

먼저, 나무에 색과 강성을 부여하는 천연 리그닌을 제거하여 재료를 더욱 다공성으로 만들어 본질적으로 목재를 스펀지처럼 만든다.

그 후 모든 내부 채널은 검은 포스포렌으로 코팅되는데, 이는 자외선, 가시광선, 적외선 파장의 햇빛을 흡수해 열로 변환하는 물질이다. 마지막으로, 이 채널들은 가열 시 녹아 에너지를 저장하는 스테아릭산으로 채워진다.

햇빛이 재료에 닿으면 내부의 산이 가열되어 녹아내렸고, 그 산은 점차 방출되어, 햇빛 원천이 사라진 후에도 물질은 오랫동안 열 형태로 에너지를 계속 생산한다.

논문은 "개념 증명으로서, 단일 태양 복사 하에서 최대 0.65V의 출력 전압으로 안정적인 태양-열-전기 변환이 입증되었다"고 설명했다.

인터레스팅 엔지니어링은 "이 연구는 고효율 태양계를 간단히 구축할 수 있는 방법을 제안한다"며 "성공한다면, 다른 나노물질과 바이오매스 구조에도 적용되어 에너지를 스스로 포획, 저장, 관리할 수 있는 새로운 세대의 태양광 발전 시스템이 탄생할 수 있다"고 보도했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com