‘도심형 고출력 태양광발전’ 시대 열린다

국내 연구진이 태양광 패널을 건물 벽면이나 옥상의 외장재로 활용해 건물 스스로 전기를 생산해낼 수 있는 도심형 고출력 태양광 패널 제조기술을 개발하고 상용화에 성공했다.

기존 태양광 패널의 경우, 셀과 셀을 금속 리본으로 연결해 60셀, 72셀 등 특정 묶음의 바둑판 형태로만 제작이 가능했다.

이 방식은 전류가 생성되지 않는 빈 여백이 생겨 출력손실이 불가피했다. 특히 해가 지거나 구름에 가리면 패널에 저장되는 에너지가 적어져, 건물들이 밀집된 도심에서의 발전효율이 크게 떨어졌다. 또한 막대 모양의 은색 전도체인 ‘버스바(Busbar)’가 전면에 그대로 드러나 주변 미관을 해치고 유리와 함께 눈부심을 유발한다는 단점도 있었다.

한국생산기술연구원 정채환 박사 연구팀은 도심에서의 태양광 발전효율을 극대화하고 다양한 디자인을 구현할 수 있는 ‘길이·폭 제어형 슁글드 구조의 건물일체형 태양모듈(BIPV) 제조기술’을 개발했다.

기왓장을 덮은 형태라는 뜻의 ‘슁글드’ 기술은 셀을 분할한 다음, 리본 연결 없이 전도성 접착제를 써서 직렬로 이어 붙이는 제조방식이다.

약 180 마이크로미터(㎛) 두께의 셀을 손상없이 절단하는 기술, 최대 출력이 나오도록 접합하는 기술, 효율적 배치 기술 등 다양한 공정 요소기술들이 적용됐다. 이 구조는 셀 전면의 버스바를 제거하고 동일면적 대비 더 많은 셀을 넣을 수 있어 기존보다 약 15~20% 이상 향상된 고출력을 낼 수 있다. 또한 10% 가량의 음영이 졌을 때도 초기 출력 대비 80%의 효율을 발휘, 면적이 제한된 도심에서의 출력 저감도 최소화된다.

개발한 슁글드 태양광 패널은 BIPV 시장에서 소비자들이 요구하는 다양한 크기와 디자인이 가능해 실제 ‘건축자재’처럼 활용할 수 있다는 점에서 차별화됐다. 기왓장 잇듯 연결하는 방식으로 인해 패널 길이가 2m까지 연장되며, 동시에 길이와 폭을 제어함으로써 원하는 건축자재에 빈틈없이 배열할 수 있기 때문이다.

정채환 박사는 “국내 최초로 길이·폭 제어가 가능한 슁글드 기술을 BIPV 모듈에 적용하는 데 성공한 사례”라 고 밝혔다. 구본혁 기자