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미세먼지 비상저감 조치…페로브스카이트 태양전지란?

[앵커]
화제의 뉴스를 골라 과학 기자의 시선으로 분석하는 '과학 본색' 시간입니다. 오늘은 최소라 기자와 함께하겠습니다. 어서 오세요.

오늘 첫 소식으로는 어떤 걸 준비하셨나요?

[기자]
네, 이번 주 우리 목을 칼칼하게 만든 미세 먼지 얘기를 해보려고 합니다.

[앵커]
맞아요, 요새 미세먼지 정말 심한데요. 잠깐 밖에 나갔다고 목이 칼칼해지더라고요.

[기자]
네, 맞습니다. 그래서 7일엔 처음으로 수도권에서 미세먼지 비상저감조치가 실시됐고요,

정부 차원에서도 국무총리 주재로 국정현안조정점검회의에서 미세먼지 관리 강화대책도 나왔습니다.

[앵커]
딱 봐도 심각한 것 같긴 한데, 어느 정도로 심각하길래 정부가 이런 대책을 내놓은 걸까요?

[기자]
초미세먼지 농도는 지난 6일과 7일에 걸쳐 수도권에서 ㎥당 50㎍에서 70㎍을 넘나들었는데요.

초미세먼지 주의보는 해당 지역의 농도가 75㎍/㎥ 이상 2시간 지속할 때 발령돼 시간 평균 농도가 35㎍/㎥ 미만으로 떨어지면 해제되는데요.

미세먼지 저감 비상조치는 당일 초미세먼지 농도가 ㎥에 50㎍을 초과하고 다음 날도 이와 같을 것으로 예상될 때 발령합니다.

[앵커]
미세먼지 비상저감조치가 하루 동안 실시됐는데, 어떤 내용이 시행됐나요?

[기자]
서울시에서는 차량 2부제가 실시 됐는데요, 또 주차장이 폐쇄되는 등의 조치가 이뤄졌습니다,

이번에는 오전 6시에서 오후 9시까지 고농도 미세먼지 배출량이 많은 화력발전 출력을 설비용량의 80%로 제한해서 그 발전량을 감축하는 '화력발전 상한제약'이라는 것도 실시됐습니다.

[앵커]
그리고 앞서 새로운 정부 차원 대책도 마련됐다고 했는데 그 내용은 어떤 내용인가요?

[기자]
정부가 공공 부문에서는 2030년까지 경유차를 아예 없앤다고 밝혔는데요. 또, 노후 경유 트럭 폐차 지원도 확대한다고 밝혔습니다.

미세먼지 비상저감조치 차량 2부제 의무실시 대상에 민간 차량도 일부 포함시킬 것이라고 발표했습니다, 석탄 화력발전소 가동 중지 대상도 더욱 확대됩니다.

[앵커]
석탄화력발전소를 가동 중지하는 것, 저희가 보도로도 전해드렸는데, 효과가 입증됐죠?

[기자]
네, 맞습니다. 환경부와 국립환경과학원이 올해 3~6월 전국 노후 석탄화력발전소 5기 가동을 멈춘 동안의 대기질을 분석해봤는데요.

그 결과 초미세먼지가 11% 정도 줄어든 것으로 나타났습니다.

특히, 충남에서는 초미세먼지 농도가 2015년과 2016년의 3~6월 평균 농도보다 무려 24.1%가 줄어들었는데요.

특히나 이번 미세먼지는 국내 요인이 큰 것으로 분석되거든요, 그래서 국내에서 미세먼지 요인을 차단하는 것은 이런 방법이 어느 정도 효과가 있을 것으로 기대됩니다.

[앵커]
부디 이번 정부 대책은 큰 효과를 봤으면 좋겠다는 생각이 드는데요, 자 그럼 두 번째 소식은 뭔가요?

[기자]
두 번째 소식은 페로브스카이트와 관련한 내용입니다.

우리나라에서 과학 분야 노벨상이 나온다면 아마 페로브스카이트로 나오지 않을까 하는 말이 나오는데요,

실제로 글로벌 정부 분석기관인 '클래리베이트 애널리틱스'에서 가까운 장래에 노벨상을 받을 것으로 예상되는 연구자로 페로브스카이트를 태양전지에 적용한 성균관대 박남규 교수를 선정한 바 있습니다.

[앵커]
말씀하신 클래리베이트는 노벨상 예측 족집게로 불리잖아요, 그래서 기대가 되는데요.

최근에 페로브스카이트에 대한 연구성과가 많이 나오는 것 같은데 정확하게 설명해주시죠.

[기자]
페로브스카이트는 어떤 물질을 칭하는 것이 아니고 광물의 결정 구조를 칭하는 용어인데요.

두 종류의 양이온과 한 종류의 음이온이 1:1:3의 비율로 규칙적인 결정을 이루는 물질을 총칭하는 말입니다.

이런 구조를 갖는 물질은 빛을 흡수하는 가장 뛰어난 물질 중 하나로 알려져 있는데요, LED 화면을 만들 때도 페로브스카이트가 쓰이기도 하고요, 심지어 엑스레이를 만드는 데까지 쓰이고 있습니다.

[앵커]
그럼 태양광 패널과 비슷하다고 볼 수 있는 건가요?

[기자]
네, 맞습니다. 태양전지로 활용하는 연구가 세계적으로 활발한 상태인데요.

이게 어떻게 활용되는지 말씀드리겠습니다.

태양전지는 빛을 받아들여 전기를 만들어내는 전지인데요.

이 페로브스카이트는 빛을 매우 잘 흡수해서 내부에 있는 전자를 들뜨게 하는 능력이 있습니다.

전자가 이동하면 전하가 생기고, 이게 전기가 발생하는 거거든요.

여기서 전기를 추출해서 태양전지를 만드는 겁니다.

[앵커]
그런데 방금 오세혁 앵커가 말한 태양광 패널이나 태양전지는 이미 많이 쓰이고 있잖아요.

그런데 왜 페로브스카이트를 태양전지에 활용하려고 하는 건가요?

[기자]
현재 말씀하신 대로 가장 많이 쓰이는 태양전지는 실리콘 태양전지인데요.

태양 빛을 전기로 전환하는 효율이 20% 수준으로 성능이 매우 좋은 편입니다. 하지만 생산 단가가 비싸거든요.

실리콘 태양전지는 페로브스카이트 태양전지의 생산단가가 거의 3~8배 수준이라고 알려져 있습니다.

그다음으로 많이 연구되는 것은 염료감응형 태양전지와 유기 태양전지인데요,

염료감응형 태양전지는 색깔이 예쁩니다.

또 이것을 투명하게도 만들 수 있어 창문을 태양전지로 만들 수 있다는 장점이 있는데요.

유기 태양전지는 잘 구부러지고 유연성이 좋아서 웨어러블 기기나 옷으로도 만들 수 있어 주목받습니다.

하지만 이 두 태양 전지 모두 효율은 15% 내외로 낮은 편입니다.

반면 페로브스카이트는 굉장히 넓은 스펙트럼의 빛을 흡수할 수 있고, 잘 받아들이니 출력도 높아서 많이 각광 받고 있습니다.

(빛을 전기로 바꾸는) 효율이 20% 수준으로 좋습니다.

[앵커]
실리콘 태양전지와 비슷한 수준이군요.

[기자]
네, 맞습니다.
개발이 본격적으로 시작된 지 7년밖에 되지 않았는데도 불구하고 이 빛을 전기로 바꾸는 효율이 20%에 달했다는 사실이 놀라운 점입니다.

전문가 말씀 들어보시죠.

[김정규 / 성균관대 교수 : 빛의 파장 영역대를 흡수할 수 있는 능력이 우수하고요, 더불어 태양 에너지를 전기 에너지로 전환해야 하는데, 생성된 전하를 얼마나 유실시키지 않고 추출할 수 있는지가 중요한데, (페로브스카이트는) 전하 이동 능력도 우수하고, 재결합돼서 유실되는 것도 덜한 우수한 전기적 특성을 갖고 있습니다.]

[앵커]
앞서 기술 수준이 노벨상을 기대할만한 수준이라고 말씀하셨는데, 그럼 우리나라 연구 수준은 정확히 어느 정도 수준이라고 볼 수 있을까요?

[기자]
앞서 2009년 일본에서 페로브스카이트를 만들었는데요, 그때는 액체 형태로 만들었기 때문에 태양전지 효율이 3% 수준으로 낮은 편이었습니다.

고체 페로브스카이트 소재를 이용해 태양전지를 시도한 건 2010년도 초반에 우리나라 성균관대 박남규 교수팀인데요, 앞서 말씀드린 교수님입니다.

당시에는 효율이 6% 정도였는데, 비슷한 고체 방식으로 연구가 계속되면서 현재 효율은 20%를 웃돌고 있거든요, 실리콘 태양전지와 아까 말씀드렸다시피 비슷한 수준이죠.

또 그 과정에서도 우리나라 연구팀들이 6~20%로 오르기까지 기록을 수차례 갱신했습니다.

그만큼 우리나라가 앞서 있는 분야가 페로브스카이트 태양전지입니다.

[앵커]
그렇다면 페로브스카이트 태양전지가 현재 상용화되고 있는 실리콘 태양전지를 대체할 수 있을지 주목받고 있는데요.

그럼 페로브스카이트 태양전지, 상용화되려면 어떤 노력이 필요할까요?

[기자]
아직은 페로브스카이트는 전력 안정성 떨어지는 경우가 있다고 하는데요.

셀마다 출력의 차이가 나는 경우가 있어서 어떤 셀에서는 출력이 상당히 높고, 어떤 셀은 출력이 낮은 경우가 발생합니다.

이런 경우 효율이 어느 정도 된다는 걸 산출해내기가 굉장히 어려운데요.

이런 점이 상용화에 걸림돌이 되고 있습니다.

이런 문제점을 해결하려는 여러 연구가 굉장히 많습니다, 우리나라에서도 많이 진행되고 있고, 어느 정도 극복된 상태라고 학계에서는 보고 있습니다.

[앵커]
오늘 이야기를 들어보니까 이대로만 쭉 진행된다면 우리나라에서 좋은 성과를 기대해봐도 좋을 것 같습니다.

오늘 말씀 고맙습니다.
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