(지디넷코리아=이정현 미디어연구소)달 표면에 쌓여있는 미세한 모래먼지 ‘레골리스(regolith)’로 우주에서 전기를 만드는 태양전지를 만드는 방법이 개발됐다고 IT매체 기가진이 7일(현지시간) 보도했다.

독일 포츠담대학 펠릭스 랑 박사가 이끄는 연구진은 달 레골리스 모사체를 녹여 만든 ‘문글래스(moonglass)’와 값싸고 에너지 전환 효율이 높은 ‘페로브스카이트(perovskite)’를 결합해 안정적인 태양전지를 개발했다.

사진은 달에 착륙한 블루고스트 우주선의 모습 (출처=파이어플라이 에어로스페이스)

펠릭스 랑은 “달에서 물을 추출해 연료를 만드는 것부터 달 벽돌로 집을 짓는 것까지 과학자들은 달 먼지를 사용하는 방법을 연구해 왔다”며, “이제 태양전지로도 전환해 미래 달 도시에 필요한 에너지를 제공할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

기존 태양전지는 지구에서 생산된 유리를 사용하는데 이는 상대적으로 무거워 발사비용이 높아질 수 있다. 따라서 달에서 달에 있는 재료로 태양전지를 제조하는 것은 매력적인 방법이다.

달 레골리스를 활용해 달에서 미래 태양전지를 만드는 것을 상상한 모습. 로봇이 레골리스를 채취해 생산시설로 가져와 페로브스카이트 기반 태양전지를 제작한다. (출처= Sercan Özen)

우주에서 일반 유리를 사용할 경우 갈색으로 변해 들어오는 햇빛을 일부 차단하기 때문에 태양전지의 효율이 떨어진다. 하지만, 문글래스는 이미 레골리스의 불순물로 인해 자연스러운 갈색을  띠고 있어 더 이상 갈색으로 변하지 않으며 방사선에 더 강하다는 장점이 있다.

하지만, 문글래스로 만든 태양전지의 단점은 효율성이다. 우주에서 사용되는 기존 태양전지의 전력 효율성은 30~40% 사이이나, 문글래스 기반 태양전지의 현재 효율성은 10%에 불과하다. 하지만, 연구진은 문글래스의 불순물을 제거해 효율성을 최대 23%까지 높일 수 있다고 밝혔다.

하지만 그렇지 못하더라도 효율성이 낮다는 것이 반드시 문제가 되는 것은 아니다. "초고효율 30% 태양전지는 필요 없다. 달에서 더 많이 만들면 된다"고 연구진은 덧붙였다.

달의 레골리스 모사체와 문글래스로 만든 태양전지. 삽입된 그림은 현미경으로 본 단명과 페로브스카이트의 결정 구조를 보여준다. (출처=펠릭스 랑)

달에서 태양전지를 만들면 지구에서 재료를 싣고 가는 질량과 비용이 줄어들어 재료 운송 무게의 99%를 절감할 수 있고 운송비용도 99% 줄일 수 있다. 그 결과 지구에서 우주로 발사하는 무게 1g당 발전량이 최대 100배로 증가한다고 연구팀은 밝혔다.

연구진은 달의 저중력 환경 하에서 문글래스 형성이 잘 되는 지를 확인해야 하며 급격한 온도 변화가 재료 안정성을 위협하는 지 등 확인해야 할 과제가 있다며, 향후 이 아이디어의 실현 가능성을 알아보기 위해 실제로 달에서 태양전지 생산을 테스트하고 싶다고 밝혔다.

제프 베조스의 우주탐사기업 블루오리진도 2023년 달에서 태양전지를 만드는 방법을 개발한 적 있다. 블루 오리진은 달 먼지를 모방한 물질을 만들어 여기에 극한의 열과 전기로 핵심재료를 추출한 후 태양광과 반응기를 사용해 태양전지를 만들었다.

이정현 미디어연구소(jh7253@zdnet.co.kr)

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