페로브스카이트(Perovskite) 구조란 결정구조의 일종이며, 회(灰)티탄석과 같은 결정구조 광물로서 티탄바리움(BaTiO3), RMO3 이라는 3차원 계에서 만들어지는 천이금속산화물(遷利金屬酸化物)등과 같은 결정구조인 지구 심층광물의 구조를 말한다. 지구는 내부로 갈수록 열과 초강력압력을 받고 있어 지구를 구성한 물질이 형성되면서 다양한 물질명이 존재했다. 일반적으로 지구조성을 보면 6~60km까지는 보로르빗치의 불연속면이며, 그 아래 맨틀 상, 하부 2,900km까지 구텐벨크의 불연속면의 외핵아래에 레만의 5100km, 내핵 6400km의 불 연속면 등의 층으로 구분했으며 광물상에서 보면 화강암·현무암(6~60km), 감람석(440km), 변형 스필네상(5200km), 스필레상(6600km), 페로브스카이트 상(2900km), 철 합금(5100km), 6400km의 철 합금 등으로 구분된 것만 보더라도 지층구조 구텐벨크 불연속면 2900km에 해당하는 광물상의 물질은 페로브스카이트 구조를 형성하고 있다는 것을 알 수 있다. 그러므로 내부 페로브스카이트는 대단이 일방적 구조가 된 셈이다. 이 구조는 초 원자가 조밀(稠密)화된 지구내부에서 화학조성인 MgSiO3는 지하 약 660km에서 2700km의 맨틀하부의 페브로스카이트 구조로 형성한다고 추정하고 있다. 이때 MgSiO3를 125GPa, 2,500K 이라는 초고압고온 환경에서 포브로스카이트 구조라는 원자가 조밀하게 엉켜있는 상전이(相轉移)한다고 밝혀진 것만 보더라도 그 구조 형성을 알 수 있다. YBa2Cu3O7-6이나 Bi2Ca3O10이라는 산화물 고온초전도체는 모두 페브로스카이트 구조의 기초결정구조를 이루고 있다는 점이다.
에너지를 얻는 방법에서 수백 년간 검증된 것은 수력이지만 그 한계를 극복할 수 없어 원자력으로 충당해 왔으나 최근 들어 원전사고와 그 공포에서 벗어나고자 무한한 에너지운인 태양광을 용하는 쏠라 셀이 모든 것을 대처할 것이라고 모두 힘을 기울였으나 그 효율은 기대한 만큼 발생치 못해 생산을 대폭 줄이는 손실을 입고 있지만 인류는 자연에너지원을 개발하고자 하는 데는 아직 자신을 잊지않고 있어 지구의 초 압력과 초고온 하에서 페로브스카이트 구조로 결정된 물질이 가시광선을 대부분 흡수한다는 사실을 찾아내고 종래 쓰던 화학물질보다 지구물질의 페로브스카이트 구조의 신소재가 차세대 쏠라 셀의 핵심소재이며 낮은 비용의 태양전기개발이 상용화될 것이라 예측하기 때문이다. 다음 세대의 태양광 이용물질은 지구를 구성하고 있는 물질인 산화물고온초전도체 모두가 Perovskite Solar Cell의 차세대 지구신소재가 미래 안전한 에너지 문제를 해결할 것 이라고 힘주어 말할 수 있다. 지금까지는 화학적 합성이 주를 이뤄왔으나 저효율을 극복하지 못했기에 초고온 초고압에서 형성된 지구소재물질이 가시광선을 흡수하는 탁월한 능력을 갖추고 있는 것을 이제야 발견한 것이다.
미국 일이노이즈 주 노즈웨스턴 대학은 낮은 생산비로 태양전기개발에 성공했다고 발표한 것의 핵심소재는 페로브스카이트 결정구조라고 발표했다. 아직 효율이 6%에 지나지 않으나, 종래의15% 효율을 순가에 넘어설 것으로 기대하고 있는 것은 지구 초 물질소재 즉 초고온 초고압으로 형성된 물질이 미래의 에너지를 담당할 것으로 예측되기 때문 이다. 미래는 발에 차이는 돌멩이가 신소재로 활용할 날이 얼마 남지안았다고 지구시스템 엔지이어링 옵션에서 예측한 것과 같이 지구의 엄청난 하중의 초압력 과 초고온으로 형성된 지구가 만든 산화물고온초전도체인 페로브스카이트 결정구조의 울트라 신소재가 지구의 에너지 부족을 안정시킬 수 있는 안전하고 무한의 초소제로 응용될 것으로 예측하기 때문에 지구는 새로운 에너지시대를 맞이할 것이다. 그러므로 지구시스템 옵션에서는 지구에 무한 매장되어 있는 원자가 조밀히 얽어 있는 상전이한 MgSiO3가 포스트 페로브스카이드 결정구조를 지구시스템 옵션으로 힘주어 제안한다.
이학박사 최무웅 건국대학교 명예교수, 땅물빛람연구소 대표, 스포츠월드 객원편집위원(mwchoi@konkuk.ac.kr)
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