인공 잎으로 밝히는 세상

현재 우리는 1년에 14TW(테라 와트)의 에너지를 사용합니다. 그리고 2050년즈음엔 인구가 증가함에 따라 16TW의 전기가 필요하게 되지요. 이때 필요한 에너지는 수력, 원자력, 파력(파도), 지력, 바이오매스, 풍력 등 다양한 방법으로 얻을 수 있습니다. 그런데 이렇게 늘어나는 에너지 소모량에 맞추려면 원자력 발전소를 1.5일 마다 하나 씩 만들어내야 16TW의 전기를 만들어낼 수 있을거라 합니다.

그렇다고 원자력 발전소를 계속 세우기엔, 체르노빌, 후쿠시마 원전 사고와 같은 재앙이 닥쳐올지 모른다는 불안감과 어마어마한 자본이 필요하기 때문에 무턱대고 발전소를 세울 순 없습니다.

이런 에너지 생산과 소비의 딜레마 속에서, 화석과 원자력 에너지의 대체 에너지로 1년에 800TW의 전기를 생산할 수 있는 태양에너지가 거론되곤 했는데요. 무궁구진한 에너지 자원으로 사용될 수 있는 태양에너지 이지만 에너지 시장에서는 단 0.1%밖에 사용되지 않는다고 합니다.

왜일까요?

그 이유는 바로 태양광을 모아 전기 에너지로 바꿔주는 '패널의 가격'과 태양이 떠올랐을 때, '밝은 낮'에만 전기를 사용할 수 있기 때문입니다. 바로 이점이 태양이 지닌 엄청난 에너지양에도 불구하고 석유나 석탄, 원자력 같은 에너지를 더 많이 사용하고 있는 이유랍니다. 그렇다면 태양에너지를 '저장'할 수 있게 된다면 어떻게 될까요?

MIT 대학의 단 노체라(Dan Nocera) 교수와 그 연구팀은 '인공 잎'을 만들고 있습니다. 노체라 교수는 전 세계의 에너지 문제를 올림픽 대회 규격의 수영장 물만 있으면 해결 할 수 있다고 하는데요. 어떻게 수영장을 채울 수 있는 양의 물로 전 세계의 에너지 문제를 해결할 수 있을까요?

The Artificial Leaf | Jared P. Scott & Kelly Nyks from Focus Forward Films on Vimeo.

'인공 잎'은 식물이 물과 빛 만으로 스스로 살아갈 수 있는 것처럼 태양 빛으로 물을 산소와 수소로 분리해 자연에서 수소에너지를 얻을 수 있도록 설계된 아주 작은, 태양전지입니다. 합성된 수소는 연료전지에 저장되고, 이 저장된 수소 에너지로 다른 전자제품을 사용할 수 있는 전기를 만들어낼 수 있습니다. 이렇게 만들어진 인공 잎은 자연에서 자라난 잎 보다 열배나 효율적이라고 하는데요.

'인공 잎'을 이용하면 석유, 석탄, 원자력발전 등 자연을 훼손시키며 만든 에너지를 사용하지 않아도 모두가 전기를 쓸 수 있는 것이죠. 또한 전기를 만드는 설비를 갖추지 못한 개발도상국에서도 활용할 수 있다고 하는데요. 그게 가능한 이유는 바로 이 인공잎의 크기가 작고, 그 구조를 실리콘과 전자, 화학 촉매제와 같은 저렴한 재료로 만들 수 있기 때문입니다. 

물 1갤런(3.7리터), 즉 1.5리터 페트병 두 개 분량의 물과 햇빛만 있다면 개발도상국에 있는 한 가정에서 하룻동안 필요한 양의 전기를 생산할 수 있답니다. 

 "Our goal is to make each home its own power station," 

우리의 목표는 각 가정마다 발전소를 갖게 하는 것 입니다. 

 "One can envision villages in India and Africa not long from now purchasing an affordable basic power system based on this technology."

이 기술을 이용한다면, 인도나 아프리카의 마을이 많은 돈을 들이지 않고도 기본 전력 시스템을 구축할 수 있는 세상이 머지않아 올 것입니다. 

노체라 교수의 연구팀은 인공잎으로 만든 전기를 더 많은 사람들과 나누기 위해 인도의 타타그룹과 계약을 맺었습니다. 일반적으로 발전소를 짓기 위해 필요한 거대한 규모의 자본과 부지 대신 소규모의 발전소를 만들어 개발도상국의 작은 마을마다 보급하는 것이 목표라고 합니다. 많은 기술들이 실험실에서 잠자고 있는 상황에서 전 세계의 에너지 문제를 해결 할 수 있는 기술이 널리 퍼질 수 있다는 것에 그 의미가 큰 것 같습니다. 

Dan Nocera: Personalized Energy from PopTech on Vimeo.

출처 :  PopTec,  Focus Forward Films, Wired UK

by 사슴발자국