[뉴테크] 드론 공중 충전 시대 열리나, 레이저로 전력 생산 작성일 07-30 16 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">페로브스카이트 전지와 열전 소자 결합<br>레이저 빔과 온도 차로 이중 전력 생산</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="tE0fhWTsoW"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f2e8a77240bc7326b140ff202caa7edf8841287802f7a8a78d1a24ed982b60de" dmcf-pid="FDp4lYyONy" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="하늘을 날고 있는 드론의 날개에 녹색 레이저를 쏘아 무선 충전하는 모습의 상상도. 공중 무선 충전이 가능해지면 배터리를 교체하러 착륙할 필요가 없어 드론의 임무 시간이 훨씬 길어진다./챗GPT 생성 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/chosunbiz/20260730060213658pkzm.jpg" data-org-width="1672" dmcf-mid="Z8ai5p3GoH" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/chosunbiz/20260730060213658pkzm.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 하늘을 날고 있는 드론의 날개에 녹색 레이저를 쏘아 무선 충전하는 모습의 상상도. 공중 무선 충전이 가능해지면 배터리를 교체하러 착륙할 필요가 없어 드론의 임무 시간이 훨씬 길어진다./챗GPT 생성 이미지 </figcaption> </figure> <p contents-hash="88ab34859a414532556b00fde311829889d150f7e61f20b6917e35736094cc79" dmcf-pid="3wU8SGWIgT" dmcf-ptype="general">스마트폰이나 스마트 워치뿐 아니라 전기자동차까지 전기를 쓰는 것이라면 무엇이든 무선 충전하는 시대이다. 이제 무선 충전이 하늘까지 무대를 넓혔다. 드론 날개 아래에 레이저를 비춰 비행 중에도 재충전하는 방식이다.</p> <p contents-hash="9bf48b935084bc9a748314747f1461341a43344e784aed1a29cf1bbe3bcd46f9" dmcf-pid="0ru6vHYCNv" dmcf-ptype="general">중국 민항대 항공공정학부의 한지안화(Jianhua Han) 교수와 칭화대 재료학부 린훙(Hong Lin) 교수와 연구진은 “드론 날개에서 레이저 빔의 에너지를 전기로 변환하는 복합 소자를 개발했다”고 30일 셀 자매지인 국제 학술지 ‘물질과 빛’에 발표했다.</p> <p contents-hash="dee47fa511a6f2c93f1c76e2092e950ad815875c211d7c169914418a4cd5cfe6" dmcf-pid="pl9dX3tWAS" dmcf-ptype="general">연구진은 지상에서 드론 날개에 레이저를 쏘아 프로펠러를 돌리는 데 성공했다. 한 교수는 “배터리 수명은 드론의 임무 시간을 늘리는 데 가장 큰 장벽”이라며 “앞으로 산림이나 재난 현장을 조사하거나 소포를 배달하는 드론이 배터리를 교체하기 위해 착륙할 필요가 없어질 것”이라고 밝혔다.</p> <div class="video_frm" dmcf-pid="US2JZ0FYcl" dmcf-ptype="embed"> <div class="layer_vod"> <div class="vod_player"> <iframe allowfullscreen class="player_iframe" dmcf-mid="1q2JZ0FYNY" dmcf-mtype="video/daumvod/owner" frameborder="0" height="370" id="video@1q2JZ0FYNY" scrolling="no" src="https://www.daum.net/video/embed/player/pyhar8jayknxbgac?service=daum_news" width="100%"></iframe> </div> </div> </div> <p contents-hash="59c4cbf011c705220122468e1dc211c14aafa24e401975ae7dbbbe9006486d1c" dmcf-pid="uvVi5p3Gah" dmcf-ptype="general"><strong>◇빛과 열을 모두 전기로 변환</strong></p> <p contents-hash="5eb5709dc377035dc9c4998af091ff4782e84a6d41bbb4154d58af1d77633229" dmcf-pid="7Tfn1U0HoC" dmcf-ptype="general">연구진은 페로브스카이트 태양전지와 열전(熱電) 소자를 붙인 복합 소자를 개발했다. 지상에서 쏜 레이저 빛을 받아 전기를 만드는 것은 날개 아래쪽에 있는 페로브스카이트 태양전지이다. 페로브스카이트는 티탄산 칼슘(CaTiO₃)을 처음 발견한 러시아의 광물학자의 이름을 딴 물질로, 양이온 두 가지(A, B)와 음이온(X) 하나가 결합한 결정 구조(ABX₃)를 가진다.</p> <p contents-hash="995bf11db113ddf91e857c291931042ba824bf1ff5c93fda8bfe4d36c37a0f23" dmcf-pid="zy4LtupXNI" dmcf-ptype="general">연구진은 세슘납브로마이드(CsPbBr₃) 결정으로 만든 페로브스카이트 전지에 온도 차이로 전기를 만드는 열전 소자를 붙여 폐열로 버려지는 에너지까지 재활용했다. 레이저가 비치는 곳은 온도가 올라가고 반대편은 온도가 낮아 열전 층이 전기를 만들 수 있다. 연구진이 드론 날개의 복합 소자에 레이저를 비추자 프로펠러가 구동됐다.</p> <p contents-hash="4a5bde1990d417d1343f343928c6deae84ee812b26a5c23ca2e66bea26d2d4a8" dmcf-pid="qW8oF7UZoO" dmcf-ptype="general">페로브스카이트는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 실리콘 태양전지는 고온에서 가공하지만 페로브스카이트 전지는 용액 화학반응으로 간단하고 저렴하게 만들 수 있고, 플라스틱 필름에 바르면 바로 휘어지는 전지가 된다. 덕분에 이번처럼 다른 소자와 복합 소자로 만들기 쉽다.</p> <p contents-hash="5e37c975d12eac0a1ec80255f9b1cef058d610a4d846e4cc8487170303af8719" dmcf-pid="BY6g3zu5os" dmcf-ptype="general">문제는 지상에서 고출력 레이저를 쏘면 전지 표면이 섭씨 80~90도까지 과열된다는 점이다. 태양전지는 최고 효율을 내는 표면 온도가 실내 온도에 해당하는 17~25도 정도이다. 이를 넘기면 발전 효율이 떨어지고 장치의 수명도 단축된다. 연구진은 “기존 레이저 무선 충전은 태양전지 소재의 광전환 효율에만 집중했지만 이번에는 문제가 되는 열까지 추가 전력원으로 활용했다”고 설명했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d9ff77a25dff580b309d8763fa0b2fbb488849a677d014795fd40a18ba408e22" dmcf-pid="bGPa0q71am" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="레이저로 드론을 공중 무선 충전하는 원리./자료 Matter & Light" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/chosunbiz/20260730060215161dvds.jpg" data-org-width="1672" dmcf-mid="5tcJZ0FYkG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/30/chosunbiz/20260730060215161dvds.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 레이저로 드론을 공중 무선 충전하는 원리./자료 Matter & Light </figcaption> </figure> <p contents-hash="94401db74ea0e0058c56d4d571d94c98495443c5bb257db24f38000fb15c5a9b" dmcf-pid="KHQNpBztar" dmcf-ptype="general"><strong>◇바람길과 나노막대로 과열 방지</strong></p> <p contents-hash="8166830c1a3a7a47bd40fbdef51140ab9558c26787b5e08d97529bd298f30fdf" dmcf-pid="9XxjUbqFjw" dmcf-ptype="general">연구진은 태양전지가 과열되는 것을 막기 위해 페로브스카이트 층과 탄소 전극 사이에 열을 차단하는 안티모니 셀레나이드(Sb₂Se₃) 나노막대를 넣었다. 일종의 열 장벽을 만든 셈이다. 나노 막대를 따라 전기가 더 잘 흐르고 페로브스카이트 결정의 결함도 줄어든다고 연구진은 설명했다.</p> <p contents-hash="c189a6d498115cc1d6f8aa39e23dbad98b28c1e9c520a81c4969edb53970cfdf" dmcf-pid="2ZMAuKB3ND" dmcf-ptype="general">날개 구조도 바꿨다. 드론 날개 윗부분에 세로로 판형 핀들을 붙여 공기와 닿는 면적을 넓혔다. 그만큼 열이 빨리 식는다. 날개 안에도 공기 통로를 만들었다. 이러면 페로브스카이트 층의 온도가 내려갈 뿐 아니라 열전 층에서 차가운 면의 온도도 더 내려갔다. 그만큼 발전(發電) 효율도 높아진다. 열전 층은 양쪽의 온도 차이가 클수록 전기를 더 많이 생산하기 때문이다.</p> <p contents-hash="45a2751846dfec189a76c342af9fcb3c26e6710c416d9ccb8ae54b55371b8001" dmcf-pid="V5Rc79b0jE" dmcf-ptype="general">연구진은 단열 나노막대와 새로운 날개 구조 덕분에 녹색 레이저를 쏘았을 때 복합 소자는 에너지의 38.49%를 전기로 바꿨다고 밝혔다. 연구진은 같은 조건에서 작동하는 동종 기술로는 가장 효율이 높았다고 밝혔다. 단열 나노막대를 넣지 않은 복합 소자는 34.65%에 그쳤다.</p> <p contents-hash="ec6b5d4b81e13c1b0780ef6b68fb687231edb36282b7f49d28a7bd51cf6a27f4" dmcf-pid="f1ekz2Kpjk" dmcf-ptype="general">한 교수는 “기존 연구는 주로 재료나 장치 자체에 초점을 맞췄지만 우리는 실험실을 넘어 이 시스템을 실제로 항공기에 어떻게 통합하고, 비행에 적합하게 만들 수 있을지 고민했다”며 “이는 단순한 재료 과학 문제가 아니라 공학적 과제”라고 말했다.</p> <p contents-hash="a65d1e4751a5644e17f52b242519056c7d08e579dbe4dd3b0e8b0a10cdb3b25e" dmcf-pid="4tdEqV9Ukc" dmcf-ptype="general">다만 아직 지상 실험만 성공했지 실제 공중 충전까지는 실험하지 못했다. 공중 무선 충전이 상용화되려면 움직이는 드론을 정확히 추적하는 레이저 빔 조준 기술이 필요하다. 구름이나 안개, 먼지에 따른 빛에너지 손실도 감안해야 한다. 한 교수는 “이번 연구는 빛으로 항공기에 연료를 보급할 가능성을 보여줬다”며 “1에서 100으로 나아가기 위해 많은 공학적 문제를 해결해야 하지만 이번 연구가 출발점이 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="a3c9a155f2df79b3b063235b54992b90d9adcc2e5b647a6bfdc970130ce33792" dmcf-pid="8FJDBf2uoA" dmcf-ptype="general">참고 자료</p> <p contents-hash="ae0fe02c109e067a5e0691b4123854ffd7c2a5c0ab235f369b880a602306b57c" dmcf-pid="6CbRGt5TAj" dmcf-ptype="general">Matter & Light(2026), DOI: <a href="https://doi.org/10.1016/j.matlit.2026.100067" rel="" target="_blank" title="https://doi.org/10.1016/j.matlit.2026.100067">https://doi.org/10.1016/j.matlit.2026.100067</a></p> <p contents-hash="567b3f53232b7b2861d9c458af2053a4c07ba70f938654d5b2bc796f0ea6794d" dmcf-pid="PhKeHF1yjN" dmcf-ptype="general">- 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