교육부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업의 일환으로 수행된 이번 연구의 결과는 세계적인 과학저널 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 3월 26일자 온라인판에 게재됐다. 연세대 김경식 교수(기계공학과, 사진)가 연구책임을 맡았고 강구민 씨(제1저자, 박사과정), 한국표준과학연구원 유대혁 박사, 미국 보스턴칼리지 파딜라 교수가 참여했다.

이번 연구는 100나노미터(nm) 이하의 얇은 광 흡수층을 어떻게 만들 것인지가 관건이었다. 태양광 흡수율을 극대화 하려면 100nm 이하의 초박막 광 흡수층을 사용해야 했는데, 기존 연구는 광 흡수층의 두께가 너무 얇아 태양광(빛 에너지)을 오래 붙잡아둘 수 없다는 한계가 있었다.

연구팀은 대신 이 초박막 실리콘 위에 나노 크기의 유전체를 덧붙여 광 흡수율을 높이는 데 성공했다. 쉽게 말해 이 유전체에 빛 에너지를 모으는 실험이었다. 유리나 플라스틱 등 유전체는 전기가 통하지 않는 물질이고, 전기 저장능력이 높다고 알려져 있다.

연구팀이 분광기 등을 이용해 투과율과 반사율을 측정한 결과 태양광 흡수율이 최대 1.7배까지 증가한 것으로 나타났다.

김경식 교수는 “이번 연구과정에서 발견한 유전체 나노 주기구조 제작기술은 공정이 간단하고 비용이 저렴하다”며 “각종 센서 등에도 접목 가능하고 나아가 전기 단가까지도 떨어뜨릴 수 있을 것”이라고 말했다.