태양광차 / 손톱 시계 / 태양광발전소 / 자전거

▲ 20일‘2008 북아메리카 솔라 챌린지’대회에 참가한 미 미시간 대학의 태양광 차량‘컨티뉴엄
(Continuum)’이 캐나다 브랜던 인근 고속도로를 달리고 있다. 이번 대회에는 총 24개 팀이 참가해 13일부터 22일까지 미 텍사스주 댈러스에서 캐나다 캘거리까지 총 3800㎞를 달린다. 태양 전지판으로 햇빛을 끌어모아 배터리를 충전시키기 때문에 경주 차량의 속도는 날씨의 영향을 많이 받는다. 미시간 대학은 지금까지 열린 8번의 대회에서 4번이나 우승을 차지했다. 올해에도 미시간 대학은 공학도 100여 명이 컨티뉴엄 개발에 참여, 타이틀 방어를 노리고 있다. 컨티뉴엄은 댈러스에서 미 미주리주 니오쇼까지 펼쳐진 첫 구간 경주에서 1위를 차지했다. /AP 연합

▲ 휴대폰, 초소형 PC, GPS 장치 등 휴대가 가능한 전자 제품들이 일상생활의 필수품으로 자리잡으면서 점점 손목 시계는 사람들의 관심속에서 멀어져가고 있는 분위기다. 굳이 시계를 휴대하지 않아도 다른 전자 제품들을 통해 언제 어느 장소에서든 현재 시간을 확인할 수 있기 때문.

그렇다면 미래의 시계는 어떤 모습일까? 시계 제조업체 타이멕스와 디자인 전문 인터넷 사이트 코어77 닷컴이 전 세계 디자이너를 대상으로 '미래 시계 디자인 대회'를 열었다.

이 디자인 대회에 아이디어가 돋보이는 다양한 시계들이 출품되었는데, 그 중 가장 눈길을 끄는 종류는 스티븐 슈버트 등 미국 디자이너 3명이 함께 고안한 '손톱 시계'. 'TX 54'라는 이름이 붙여진 이 시계는 손톱에 부착할 수 있는 형태로 설계되었다. 시간 및 달력 기능을 갖추고 있는 것은 물론 색깔을 수시로 바꿀 수 있어 손톱 장식용 패션 아이템으로도 손색이 없다는 것이 해외 언론들의 설명.

시계 디자인 경연 대회에는 손톱 시계를 비롯해 콘택트렌즈 시계, 스티커 시계 등 다양한 작품들이 선을 보였다.

가장 주목을 받은 작품은 손톱 시계이지만 디자인 대회 우승은 러시아 디자이너 알렉세이 코프테프의 '스티커 시계'가 차지했다. 가방, 옷 등 어느 곳에라도 간단히 붙일 수 있다는 점이 스티커 시계의 장점.

손톱 시계 및 스티커 시계는 19일 해외 디자인 관련 언론을 통해 소개되면서 화제를 낳고 있는 중.

(사진 : 손톱 시계 및 스티커 시계의 모습 / 미래의 시계 디자인 대회 보도자료 사진)

창에 코팅된 염료가 빛 흡수해 태양전지로 보내 에너지 효율 기존보다 높고 별도 부지 필요없어 이영완 기자

유가(油價)가 고공행진을 계속하면서 햇빛을 전기로 바꾸는 태양광 발전이 에너지 위기를 극복할 대안으로 떠오르고 있다. 하지만 태양광 발전은 수많은 태양전지를 펼쳐놓아야 하기 때문에 땅이 부족한 우리나라에서는 보급에 한계가 있다. 최근 이런 문제를 해결하기 위해 도심의 건물 유리창을 이용해 태양광 발전을 하는 기술이 국내외에서 잇따라 개발되고 있다. 이른바 '건물일체형 태양전지(BIPV·Building Integrated Photovoltaic)'다.

◆햇빛을 모으는 유리창
미국 매사추세츠공과대학(MIT) 마크 발도(Baldo) 교수 연구진은 지난 11일 과학학술지 '사이언스(Science)'지에 염료(染料)를 칠한 유리창을 집광기(solar concentrator)로 이용해 태양광 발전의 에너지 효율을 20%까지 높일 수 있는 기술을 발표했다.

즉 햇빛에너지 100을 받았을 때 20이 전기에너지로 변한다는 말이다. 기존 실리콘 태양전지는 빛이 거의 수직으로 들어와야 제대로 전기를 생산할 수 있고, 표면에서 상당수의 햇빛이 반사돼 에너지 효율이 12~13%에 그치고 있다. 태양광 발전이 경제성을 가지려면 이 에너지 효율을 높이는 것이 관건이다.

현재 사용되고 있는 집광기는 거울이나 렌즈 형태로 태양의 움직임에 맞춰 돌아간다. 하지만 이 경우 태양의 위치를 추적하는 별도의 시스템이 필요한데다 집광기끼리 서로 그늘을 만들지 않도록 충분히 떨어뜨려 놓아야 하기 때문에 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 렌즈로 햇빛을 모아 보내면 태양전지 표면의 온도가 너무 높아지는 것도 문제다.

발도 교수는 건물 유리창을 집광기로 이용하는 방법을 제시했다. 유리에는 특수 염료가 코팅돼 있다. 염료는 태양광을 흡수한 뒤 마치 광섬유가 빛을 전달할 때처럼 유리창 테두리에 붙여놓은 태양전지로 빛을 보낸다. 결국 유리창이 태양광 발전소가 되는 것이다.

연구진은 염료가 흡수한 햇빛의 80~90%를 태양전지에 전달할 수 있다고 밝혔다. 버려지는 햇빛이 거의 없다는 말이다. 또 나머지 햇빛은 유리창을 통과해 들어가기 때문에 건물의 채광(採光)에도 문제가 없다고 설명했다.

유리창을 집광기로 이용하려는 시도는 1970년대에도 있었다. 하지만 당시엔 염료가 흡수하는 빛의 파장과 재반사하는 파장이 같아서 햇빛 전달효율이 낮았다. 발도 교수는 "이번에 이용된 염료는 빛을 흡수한 다음 그보다 더 긴 파장의 빛으로 바꿔 전달하기 때문에 빛 전달에 문제가 없다"며 "기존 태양전지 위에 염료가 칠해진 유리판을 덮으면 에너지효율이 20%까지 높아질 것"이라고 밝혔다. 연구진은 염료의 내구성을 높이는 등 보완을 거치면 3년 내 상용화가 가능할 것으로 보고 있다.

▲ 염료감응 태양전지. 투명하고 다양한 색을 낼 수 있어 건물 유리창에 적용가능하다. /KAIST 제공

◆햇빛으로 유리창 색 조절도 가능

국내에서도 유리창을 태양전지로 이용하는 기술이 개발됐다. 지난달 24일 KAIST 배병수 교수와 삼성SDI 중앙연구소 이지원 박사 공동연구진은 유리창으로 전기를 만들 수 있는 투명 '염료감응 태양전지'를 발표했다.

염료감응 태양전지는 유리창 위에 태양전지 역할을 하는 반도체산화물과 햇빛을 흡수해 전달해주는 염료 층이 차례대로 코팅돼 있다. 배 교수는 "염료를 이용하면 오후 늦게 비스듬히 들어오는 햇빛도 발전에 이용할 수 있다"며 "염료에 따라 건물 디자인과 어울리는 색을 낼 수 있고 투명해 건물 유리창에 적합하다"고 말했다. 연구진은 햇빛으로 만든 전기를 이용해 유리창의 색을 다양하게 변화시킬 수 있는 기술도 함께 개발했다.

문제는 에너지효율이 기존 실리콘 태양전지에 비해 절반 정도로 낮다는 점이다. 하지만 한국전자통신연구원(ETRI) 오수영 박사는 "고가의 실리콘을 사용하지 않는데다 인쇄방식으로 쉽게 제작할 수 있어 최종 발전 단가는 실리콘 태양전지의 3분의 1에서 5분의 1 정도로 낮다"고 말했다. 벽면 전체가 유리인 건물이라면 충분히 경제성을 가질 수 있다는 말이다.

▲ 염료가 칠해진 유리창 집광기. 햇빛에 들어 있는 다양한 색의 빛을 흡수해 가장자리에 있는 태양전지로 전달한다./MIT 제공

 

이 때문에 초고층 빌딩 건설 붐이 일고 있는 중동 국가에서 염료감응 태양전지에 큰 관심을 보이고 있다. ETRI는 최근 자체 개발한 염료감응 태양전지를 이용한 시험발전소를 리비아와 아랍에미리트연합(UAE)에 짓기로 협약을 맺었다. 이와 함께 UAE가 추진하고 있는 친환경 도시의 건물 유리창에 염료감응 태양전지를 적용하는 방안도 추진 중인 것으로 알려졌다.

정진수 기자

x bike

자전거가 사람들에게 인기를 모으면서 디자인이 상당히 세련되게 나오네요. 퓨마에서도 자전거가 완전 멋있게 나오고, 요즘은 더욱이 건강 뿐만 아니라 기름값 때문에 인기가 많은데, 점점 사용자들이 많아질 듯 합니다.

그렇게 되면 더욱더 다양한 자전거가 등장할텐데, 예전 포스팅에서 가방 자전거를 한번 소개한 적이 있습니다. 그 디자인도 특이한데, X 자전거도 디자인면에서 완전 대박입니다.

MAS Design 라는 곳에서 디자인 한 작품인데 가위와 같은 구조로 되어 있어 쉽게 접을 수 있게 만들었다고 합니다. 핸들 조작은 돌리고 하는 것이라 아니라 핸들에 있는 케이블을 손으로 당겨서 방향을 조절한다고 합니다.

재미있는 디자인이네요. 컨셉 제품도 아닌듯 한데, 가격은 나와있지 않네요.

[Via MasDesign]