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“구부리기만 해도 태양광 발전효율 100배 ↑”

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“구부리기만 해도 태양광 발전효율 100배 ↑”

2015.09.16 18:00
KAIST, 빛이 전기로 바뀌는 광전기 현상 규명
양찬호 KAIST 교수 - KAIST 제공
KAIST 제공
국내 연구진이 물질이 휘어질 때 빛이 전기로 바뀌는 광전기(光電氣) 효과가 100배 이상 증폭된다는 사실을 처음으로 발견했다. 이 원리를 활용하면 태양광 발전의 효율을 높이는데 큰 보탬이 될 것으로 보인다.
 
양찬호 KAIST 물리학과 교수(사진)팀은 포스텍, 재료연구소 연구진과 공동으로 물체가 휘어지는 변형 현상이 있을 때 빛을 쪼여 주면 광전기 효과가 일어나는 현상을 처음으로 발견하고, 그 원인 역시 규명했다고 16일 밝혔다.
 
지금까지 광전기 효과를 일으키려면 서로 다른 두 종류의 반도체를 맞붙여서 만들었다. 하지만 반도체 제조 공정이 필수적인 만큼 가격이 비싸고 효율도 떨어졌다.
 
흔히 쓰는 태양광발전 장치도 같은 원리로 각종 신재생에너지 개발에 필수적인 만큼 세계적으로 안정적이고 저렴하며 효율이 높은 광전기 효과를 발생시키는 물질 및 구조를 찾는 연구가 활발하다.
 
양 교수팀은 비스무트 철산화물(BiFeO3)이라는 특수 물질로 얇은 막을 만들어 실험한 결과 이 물질이 휘어지면서 강한 전기장이 생성된다는 사실을 알아냈다. 물질 속의 전기대칭성이 깨지면서 저절로 전기장이 생성된 것이다.
 
또 연구팀은 여기에 빛을 쬐어 주면 빛에 의해 에너지를 받아 전기가 생긴다는 사실도 확인했다. 수십 나노미터(nm·1nm는 1억분의 1m)의 곡률(曲律)로 크게 휘어진 물질이 기존 방법으로 만든 100배 증폭 광전기 효과를 낸 것이다. 특히 이 기술은 나노미터 크기의 극미세 회로를 구성할 수 있기 때문에 첨단 나노소자 연구에 유용할 것으로 예상된다.
 
양 교수는 “이번 연구성과는 전기 기계적 성질의 측면에서 새로운 현상으로 학술적 가치가 높다”면서 “태양광 발전 분야는 물론 데이터 저장, 광전자센서 등 정보기술 분야에도 광범위하게 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
 
연구결과는 나노과학기술 분야 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’ 지난 달 31일자 온라인 판에 게재됐다.

 
KAIST 제공 제공
KAIST 제공

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