국내 연구진이 모든 파장의 빛에 반응하는 광학 나노안테나를 개발했다. 기존 태양광 발전의 효율을 크게 끌어올릴 수 있는 획기적인 기술로 평가된다.

김봉수 한국과학기술원(KAIST) 화학과 교수는 “빛을 수신해 전자기장으로 바꾸거나 전자기장을 빛으로 변환해 송신할 수 있는 나노미터(㎚·10억분의 1m) 크기의 광학 나노안테나를 개발했다.”고 3일 밝혔다. 서민교(KAIST)·박규환(고려대) 교수가 함께 참여한 dl 연구 결과는 나노분야 권위지인 ‘나노 레터스’에 실렸다.

광학안테나는 휴대전화 안테나가 전파를 수신해 전기신호를 변환하고, 거꾸로 전기신호를 전파로 변환해 송신하는 것과 같은 원리로 빛을 수신해 전기장으로 변환하거나 그 반대의 기능을 한다. 휴대전화 수신대역과 같은 수십㎝ 파장의 전파가 아닌 나노미터 파장의 빛을 송수신하기 위해서는 안테나 크기도 머리카락 10만분의 1m 수준으로 작게 만들어야 한다.

현재 태양전지는 광학 안테나를 쓰지 않고 있기 때문에 효율이 8%에 불과하지만, 광학 안테나를 사용할 경우 빛을 효율적으로 모을 수 있기 때문에 효율을 12% 선까지 끌어올릴 수 있다. 그러나 기존 광학 안테나들은 파장의 범위가 제한적이어서 한 가지 파장(가시광선)에서만 작동해 효율이 떨어지는 단점이 있다. 연구팀은 지금까지 안테나 제작에 나노입자를 활용하던 방식을 바꿔 나노선(nano wire)으로 광학 안테나를 제작하는 방식을 택했다. 특히 가시광선 전 영역에서 작동하는 은(銀)으로 제작, 모든 파장의 빛에서 안테나가 작동할 수 있도록 했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr