이글거리는 태양 아래, 강인해지는 이동전화

중앙일보

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독일 연구가들은 새로운 타입의 전지를 개발하고 있다. 바로 그 전지가 나온다면 이제 이동전화는 재충전시킬 필요가 없을 것 같다.

카시오, 지멘스, 기타 전화 및 PDA 제조업체들은 이미 프라운호퍼 대학 에너지기술과에서 개발한 새로운 전지를 사용하는 프로토타입형 장비를 구축하고 있다. 프라운호퍼 대학은 MIT에 상응하는 독일 대학이다.

이들의 의도는 모바일 장비의 충전용 배터리를, 전기 자동차를 구동하는데 사용되는 수소 연료 전지의 축소판으로 대체하고, 그것을 장비 속에 내장된 고효율 태양전지로 충전하는 것이다.

프라운호퍼 연구가들은 지금까지는 이동전화나 PDA 내부에 이용할 수 있는 여유 공간이 너무 협소했기 때문에 연료전지와 태양전지의 통합이 불가능했다고 밝혔다. 게다가 그것은 시간과의 경쟁이었다. 모바일 전자 장비는 크기가 줄고 기능성은 증가함에 따라 좀더 많은 동력을 소모한다.

한편 태양전지 제조업체들은 태양전지의 효율성을 계속 높이고 있지만(어떤 것은 거의 25%의 효율을 달성했다), 대중용으로는 아직도 지나치게 비싸다.

태양 에너지로 충전한다

하지만 이제 독일 프라이부르그에 있는 프라운호퍼대학 태양 에너지 시스템 ISE 소속 연구자들은 지금까지 서로 충돌하던 요소들을 결합하는 방법을 간신히 찾아냈다.

다음 주 독일 하노버에서 처음으로 일반인들에게 공개될 예정인 고성능 태양 모듈은 카시오 팜톱 외피에 통합되는데, 외부로부터 전혀 전기 공급을 받을 필요가 없다.

ISE의 마이크로 에너지 기술 그룹 책임자인 크리스토퍼 헤블링 박사는 "결정적인 요인은 이 장비가 안 좋은 채광 상태에서도 태양력만으로 작동할 수 있다는 점이다. 보통의 근무지 채광 상태는 한여름 태양 밝기의 3%에 해당한다. 그 수준이 1% 이하로 내려가도, 우리의 태양 모듈이 제공하는 전압은 사실상 동일하게 유지된다. 종래의 전지 타입이라면 벌써 전압이 떨어지고도 남았을 것"이라고 설명했다.

직사광선에서 평방 센티미터당 35 밀리암페어 이상이라는 높은 전류 발생률은 태양 모듈의 특별 설계에 힘입은 것이다.

헤블링은 "단일 결정체 실리콘이 갖고 있는 14개의 개별 셀들은 기왓장처럼 포개져 있다. 이런 식으로 셀들은 한정된 공간을 최대한으로 활용하고 20% 이상의 효율성을 달성한다"고 밝혔다.

그런 전환 효율을 가진 태양전지의 표면은 실리콘 옥사이드(니트라이드)같은 절연층으로 코팅돼있다. 전류가 흐르게 하려면 이런 부도체(不導體)를 특정 시점에 다시 한 번 제거해줘야 한다. 이것은 원래 복잡하고 비용이 많이 드는 프로세스였다.

다시 한 번 프라운호퍼 연구자들은 새로운 솔루션에 도달했다. 즉 특수 레이저가, 지정된 접속점에서 코팅을 재빨리 제거하는 것이다. 이런 혁신 덕분에 연구자들은 전체 프로세스 단계의 수를 80%나 줄일 수 있었고, 태양전지가 다른 에너지원의 실질적 대안으로 떠오를 수 있을 만큼 저렴해지는 요인이 됐다.

태양전지는 하노버 메세 산업박람회 제 18 공개홀에서 전시될 것이다. 한편 제 7 공개홀에서, 프라운호퍼대 에너지 기술과는 스마트폰 및 PDA에 실제 사용되는 최초의 마이크로 연료 전지를 선보일 예정이다.

미시건주 플리머스에 있는 프라운호퍼 에너지 기술과에 속한 4명의 독일인들은 직렬 가스전지 시스템이라는 것을 개발했다. 이 시스템은 태양전지와 마찬가지로 충전용 배터리에 비해 매력적인 이점을 제공한다. 즉, 훨씬 더 큰 스토리지 용량, 긴 수명, 납작하고 다양한 디자인, 현저히 낮은 방전율 등이 그것이다.

이번 박람회 참관자들은 연료 전지로 캠코더를 구동시키는 모습을 보게 될 것이다. 이 전지는 8볼트 전압에서 10와트의 전력을 산출하며 크기는 성냥갑 정도에 불과하고 폴리머 박막 연료 전지를 수소 스토리지 유닛과 결합시킨다.

좀더 큰 스토리지 유닛을 장착할수록 작동 시간이 더욱 길어질 수 있다. 프라운호퍼는 1998년에 열린 하노버 무역박람회에서 랩톱을 가지고 처음으로 이것을 시연해 보였다. 이번에 나온 프로토타입의 개발 파트너들 중에는 지멘스 PC 시스템(現 후지쯔 지멘스)과 아벤티스가 포함됐었다. @

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