소형 무선 이동식 전자용품에 전원을 제공하는 소형 AA 또는 AAA 사이즈 건전지가 필요 없어질 날이 성큼 다가왔다.

올 2024년 1월 9일~12일 4일간 열린 연례 세계적 선주 전자 기술업체들이 참가하는 세계 최대 규모의 박람회인 라스베이거스 소비재 전자 전시회(CES, 장소: 네바다 주 라스베이거스 컨벤션 센터)에서 주목받은 ‘실내 저광 태양광 전지’는 캘리포니아의 친환경 에너지 기술 업체인 앰비언트 포토닉스(Ambient Photonics) 사가 개발한 주목받는 배터리 신기술이다.

앰비언트 포토닉스 경영진은 CES 행사 첫날 구글과 기술 협력 관계를 체결하고 내년부터 일부 구글 전자제품에 사용될 것이라 말하고 캘리포니아의 유력 벤처 자산가과 투자자들의 펀딩을 탐색하고 있다고 발표했다. 참고로, 업체는 2019년 창업과 동시에 크트훌후 벤처캐피탈(Cthulhu Ventures LLC)로부터 첫 펀딩 라운드를 달성한 바있다.

앰비언트 포토닉스가 개발한 ‘실내 전광 태양광 전지(Low-light Energy Harvesting Solar PV Cells)’의 원리는 1980년대에 중고등학교를 다녔던 세대라면 누구나 한 번쯤 보고 써봤던 휴대용 태양광 전자계산기의 그것과 매우 유사하다.

태양광 전자계산기 외에도 당시 출시된 움직이는 어린이용 전자 장남감에도 바로 이 실내 전광 태양광 전지가 널리 사용됐다. 이 실내 태양광 건전지는 태양광이 미약한 건물 실내의 자연광과 조명으로부터 소형 광 패널로 빛을 흡수한 다음 전력을 제공할 수 있었다.

엠비어트 포토닉스의 실내 태양광 전지는 40년 전에 소개됐던 전자계산기나 장난감용 태양광 건전지 기술을 한층 개선해 동일한 양의 실내 조명을 흡수하더라도 기존 태양광 전지 보다 3배 많은 전기량을 발전시킬 수 있도록 효율성을 높였다. 

이 같은 전기 발전 효율성이라면 가정용 소형 이동 전자용품 여러 대를 동시에 사용하는데도 부족함 없는 충분한 양의 전기를 생산하는 것과 같다고 업체 측은 말한다.

현재 앰비언트 포토닉스 사는 주로 스마트홈용 스마트 센서, TV 리모컨, 무선 마우스, 손전등, 휴대용 선풍기 처럼 소형 전자기기에 사용하는 작은 원통형 알카라인 건전지 대체용 친환경 건전지로서뿐만 아니라 키보드, 마우스, 스피커나 외장 디스크 등 소량의 에너지로 작동하는 PC용 주변 액세서리용 건전지 생산에 집중한다는 전략이다.

그 같은 용도를 위해 앰비언트 포토닉스 사가 채용하는 태양광 집전 기술은 ‘연료 감응 태양 전지’ 또는 ‘DSSC(dye-sensitized solar cells)’ 기술로, 결정 실리콘 태양 전지 보다 약 50% 효율적인 것으로 알려져 있다.

제작 공정 과정에서도 환경 유해성을 가급적 줄였다. 가령, 전기화학적 염료감응형 태양전지의 표면에 빛 흡수용 소재로써 반도체성 원료 대신 유기적 염료를 사용했다. 

이 생체공학적 원리는 본래 스위스의 미하일 그레첼(Michael Grätzel) 박사가 처음 발명한 일명 ‘그레첼 태양광 전지’에서 빌어 온 기술로, 천연 자연 속 나뭇잎 속 엽록소가 광합성을 하는 기능적 원리를 응용한 것이다.

또, 과거 실내 태양광 패널과 달리 앰비언트 포토닉스의 태양광 전지는 양면으로부터 빛을 흡수할 수 있어서 태양광 흡수량을 2배로 올리고 전기 발전 출력량을 3배로 높이는 효과도 있다. 단, 빛의 노출을 더 많이 받는 전지 패널 앞면의 전기 발전량이 100%라 한다면 뒷면의 출력량은 그의 절반가량 된다.

예를 들어, 앰비언트 포토닉스가 개발한 ‘저광 실내 양면 태양광 전지(Low-Light Indoor Bifacial Solar Cell)’가 내장된 리모컨은 앞면 또는 뒷면 상관없이 놓인 상태 그대로 실내조명이나 빛을 흡수한 후 에너지로 전환시키는 자체 발전 시스템으로서 정기적으로 건전지를 교체할 필요 없이 반영구적으로 작동한다는 점에서 획기적인 기술이다.

올 연말부터 구글 신제품에 실내 태양광 건전지가 탑재돼 소비자 가전 시장에 출시될 전망이나, 어떤 제품 카테고리에 탑재될지에 대한 구체적인 계획은 아직 공개되지 않은 상태다.