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국내 최장 비행을 한 태양광 무인 비행기에 대한 취재를 마쳤으니, 이번엔 제 아이디어를 결합할 시간입니다. 첫 번째는 태양광 비행기의 심장이라 할 수 있는 태양전지에 대한 아이디어입니다. 조사해 보니, 신기한 태양전지 연구들이 많더라고요. 이걸 태양광 무인 비행기에 더하면 어떻게 될까요?

태양전지의 단점 중 하나는 그림자가 생기면 태양전지가 만드는 전기 에너지의 양이 줄어든다는 거예요. 그런데 최근 싱가포르국립대학교 연구팀이 오히려 그림자가 있을 때 전기 에너지를 더 잘 만드는 태양전지, ‘SEG(Shadow-effect Energy Generator)’를 개발했어요.

기존 태양전지는 서로 다른 두 반도체를 붙여서 만들어요. 반면 SEG는 두 개의 반도체 대신 실리콘으로 만든 하나의 반도체 표면에 금이 약 15nm(나노미터, 1nm은 10억 분의 1m)의 두께로 덮여 있는 구조지요. 두 태양전지 모두 빛을 비추면 광기전효과*로 인해 전자가 발생해요. 기존 태양전지는 두 반도체 사이에서 발생한 전자가 한쪽 방향으로 이동하며 전기 에너지가 생긴답니다. 한편, SEG는 빛이 비춰져 전자가 많이 발생한 곳에서 그림자가 져 전자가 적게 발생한 곳으로 전자가 이동하며 전기 에너지가 생기죠. 

그렇다면 SEG를 태양광 무인 비행기 날개 전체에 붙이면 어떨까요? 기존 태양광 무인 비행기는 태양빛이 강한 날개 위쪽에만 태양전지가 붙어 있어요. 그런데 SEG는 그늘이 지는 날개 밑까지 붙여 태양전지의 면적을 넓힐 수 있겠죠?

한편, 올해 6월 사우디아라비아 킹압둘라공학대학교 연구팀은 공 모양의 태양전지를 만들었어요. 이는 겉으로 불룩 튀어나온 반구 형태의 파리의 눈에서 착안한 모양이죠. 파리는 이런 구조의 눈 덕분에 넓은 범위의 빛을 받아들여 시야각이 270°나 된답니다. 실제로 이 태양전지는 기존의 평면 태양전지에 비해 24% 더 많은 전기 에너지를 만들었어요. 앞서 얘기한 두 태양전지를 태양광 무인 비행기에 장착할 수 있을지, 전문가의 의견을 들어보았습니다.

용어정리

* 광기전효과 : 두 반도체, 혹은 반도체와 금속이 붙어 있을 때 빛을 쪼이면 전자가 발생하는 현상.