달 먼지로 태양전지 만든다…"운송비용 99% 절감" [우주로 간다]
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. 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. 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. 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.
