유리창이 천연 채광을 실내로 관통시키는 건축 구조물 이상의 유용한 기능을 할 시대가 왔다.

최근 스위스의 로산느 연방 공과대학(École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL)의 과학자 팀은 가시광선폭 전 영역으로부터 빛을 감지・수집할 수 있는 특수 첨단 감응형 염료 분자를 고안해냈다고 저명한 과학저널인 10월 26일자 네이처(Nature) 지에 발표했다.

이제까지 태양열로 전력을 발전시키려면 적정 온도에서 직사 광선이 태양열 집전 시설에서 직접 내리쬐어야만 태양열의 수집이 가능했다. 최근 개발된 이 DSSC 기술은 햇빛을 받으면 반응해 가시광선을 두루 ‘흡수’해 투명한 광제를 제조해 낼 수 있는 공법이다.

일명 염료감응형 태양전지 또는 ‘그레첼 전지(dye-sensitized solar cells, DSSC 또는 Grätzel cell, 이하 DSSC)로 불리는 이 기술은 감광성 염료에 반도체 표면을 접촉시켜서 시야 광선을 저비용으로 전기 에너지로 전환시켜 기존 태양열 집열 기술보다 효율성을 30% 가량 개선시켰다.

유리 같은 투명성 — 무한한 미관적 응용 가능성

이번 발표된 DSSC 기술의 가장 뚜렷한 특징은 투명하다는 것이다. 때문에 일반 가정, 사무실 외벽, 온실용 유리창, 거리 전광 광고판 등은 물론 휴대용 전자용품의 스크린 창에 응용될 경우, 자체 태양열 공급을 할 수 있어 일석이조 친환경 대체 에너지 솔루션으로써 매우 큰 잠재력을 가진 기술이라고 과학자들은 주장한다. 

사실 이 기술은 이미 스위스테크 컨벤션 센터 건물 외벽을 감싸고 있는 태양 전지 내장 유리벽에 설치돼 실험돼왔다. 여태까지 기술 수준에서 기존 태양열 집전기에 비해 효율성이 낮아서 실효용 가치가 낮았던 게 사실이다.

또 최신 개발된 DSSC 기술은 전기 발전 효율성을 500시간 가량 비교적 장시간 안정적인 작동이 가능하다. 앞으로 더 우수한 고성능 DSSC 기술을 열어 일상 환경에서 일상용 전력을 제공해 상업화를 앞당길 수 있기를 과학자들은 기대한다.

구부리고 접어도 되는 유연성 — 다목적 기능성

또 DSSC 기술은 신축 유연하다. 구부리거나 접어도 파손되지 않기 때문에 건축용 자재 및 인테리어 요소로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 깨짐 방지 효과가 있는 소비자용 가전 및 전자용품에 응용할 수 있다. 이는 금속공예기법으로 사용되는 단순하고 저렴한 전통적 롤 프린팅(roll printing) 기법으로 생산할 수 있어 기존 화석 연료 기반 전력 발전 방식에 버금가는 우순한 가성비도 매력적이라고 전문가들은 평가한다.

태양열은 가장 친환경적인 신재생 에너지로 꼽히는 만큼 DSSC 기술은 EU 집행위원회는 태양열 발전 전력량을 현 총 에너지 공급원의 12.2%에서 20%로 인상시키도록 정책화하고 있다. 이 기술은 곧 글로벌 에너지 시장에 상용화될 전망이다. 

2020년부터 오는 2026년까지 DSSC 기술은 연평균 성장률(CAGR) 11.3%를 거듭해 2026년까지 총매출액 59,990,000 달러에 이를 것으로 추정된다(자료: ZION Market Research)