신재생에너지 어떻게 할 것인가-태양광 BIPV시스템

신재생에너지 어떻게 할 것인가-태양광 BIPV시스템

쇼트솔라 등 외국업체 국내진출 2011년 정점 전망

[기사입력 시간] 2007-05-25 18:49

<기획시리즈> 지구온난화에 따른 온실가스감축 등이 전 지구의 최대 현안으로 떠오른 가운데, 자체적으로는 공해문제 해결 등 대안으로 신재생에너지가 부각되고 있다. 특히, 세계 에너지소비 10위국이면서 석유소비 7위 등 에너지 비중이 갈수록 커지고 있는 시점에 화석연료의 비중을 줄이려는 노력의 일환이 또한 신재생에너지를 많이 보급하는 일이다. 물론 경제적으로는 비용이 많이 들지만, 향후 우리가 우리의 미래를 대비하기 위해서는 태양에너지 등 무한한 에너지원을 어떻게 하면 활용할 수 있는 연구가 활발히 진행되고 시행돼야 한다. 따라서 본지는 분야별 신재생에너지의 기술개발과 보급 등을 짚어보고 대안을 제시코자 총10회에 걸쳐 보도하고자 한다.<편집자주> 신재생에너지 어떻게 할 것인가 ① 태양광- 新 트렌드 BIPV시스템 ② 태양열- 주택보급보조사업 ③ 지열- 공동주택(아파트) 적용 현안과 과제 ④ 풍력- 국산화 통한 수출 가능한가 ⑤ 수소· 연료전지- 미래는 수소 시대 ⑥ IGCC- 한국형 기술 확보로 선점하자 ⑦ 바이오- 축산폐수 및 수송용연료보급과 과제 ⑧ 조력- 세계 최대 강화조력 건설과 경제성 ⑨ 폐기물- 매립가스 발전소 문제점 해부 ⑩ 결론(총평)- 기술개발만이 살길 이다 신재생에너지 어떻게 할 것인가 ① 태양광- 新 트렌드 BIPV시스템 쇼트솔라 등 외국업체 국내 진출 2011년 정점 전망 이건창호· 경동솔라도 제품 출시 본격 시장 진출 아몰퍼스형 필림 제조, 디자인 고려 유리창 적용 가능 지난 10일 전남 신안에 세계 최대 규모인 20MW급 태양광발전소 건설을 위한 기공식이 열렸다. 단일규모로 독일의 바바리아발전소 11MW급의 2배에 이른다. 전국 곳곳에 대규모의 태양광발전소가 지어지고 있다. 이는 외국자본의 들어오면서 더욱 탄력을 받고 있다. 정부는 또한 태양광주택 10만호 사업을 펼치고 있다. 올해 27개사가 선정돼 물량 8,046Kh를 60%의 보조금 지급과 함께 시행되고 있다. 이처럼 태양광발전은 지역사업과 함께 주택보급사업 또한 정부의 높은 지원에 힘입어 순탄가도를 달리고 있다. 25년의 높은 수명기간과 0.5%의 낮은 유지보수비와 올해 초 발전차액에 따른 매전을 담보로 하는 신용대출이 가능해지면서 더욱 탄력을 받고 있다. 이에 반해 도시의 대형건물이나 아파트 등 공동주택에 대한 어떻게 적용할 것인가에 대해 고민하지 않을 수 없다. 최근 새로운 트렌드로 전면에 부각되고 있는 것이 아몰퍼스 타입 건물일체형 태양광시스템(BIPV)이다. 그동안 대형건물에는 지붕을 이용해 대구 엑스코처럼 영문 이니셜에 태양괄 모듈을 설치하는 방식으로 발전소를 시설했다. 그러나 이는 공간적인 한계가 있다. 따라서 건물 외벽을 유리를 이용한 타입의 BIPV시스템이 등장하기 시작했다. 유리위에 얇게 셀을 입히는 것이다. 자동차의 열선처럼 처리되면 밖의 풍경도 보고 햇빛도 차단하게 되며, 발전소 할 수 있게 되는 것이다. 건물의 기능과 조화를 이루도록 설치하는 것이 과제이다. 또한 이밖에 ‘산업집적 활성화법’ 개정으로 공장 등에도 태양광설비를 설치할 수 있도록 제도를 완화하는 정책개선도 요구되고 있다. BIPV시스템은 기술개발이 많이 진전돼 종전 효율 8%대에서 14%대까지 높아졌다. 일본 산요전기는 아몰퍼스(비정질) 실리콘을 사용한 박막형 태양전지에 있어 변환효율 9.5%(안정기의 성능)를 달성했다. 세로 30cm, 가로 40cm의 대형 태양전지로서는 현재 세계 최고의 효율인 셈이다. 아몰퍼스 태양전지는 저코스트로 제조할 수 있으며 필름상으로 가공하기도 쉽다. 98년에는 이를 기초로 한 태양전지의 본격 판매를 목표로 하고 있다. 개발된 전지는 유리기판 위에 아몰퍼스 실리콘 박막과 아몰퍼스 실리콘 게르마늄화합물의 박막을 적층한 것이다. 대형 타입은 작은 전지를 여러 장 사용하는 것보다 제조비용이 적게 들기는 하지만, 지금까지의 변환효율은 9%에 미치지 못해 그다지 실용적이지 못했었다. 성막시의 온도를 200℃ 이하로 개선해 열화를 억제, 변환효율을 끌어올렸다. 아몰퍼스 실리콘 게르마늄을 적층하기 위해서는 130℃의 고온이 필요했으나 적층 시에 가하는 수소의 양을대폭 증가시켜 200℃ 이하에서도 질 좋은 분자가 표면에 적층되도록 했다. 이로써 고온에 약한 아몰퍼스 실리콘층에 미치는 해로운 영향을 줄였다. 레이저로 박막을 전극 패턴화하는 공정에서는 레이저를 고정세화해 전지로서 사용하는 면적을 넓히고 사용하지 않는 부분의 폭을 종래의 약 2/3인 200마이크론 이하로 줄였다. 아몰퍼스 실리콘막의 두께도 성막조건의 최적화 등으로 균일화시켰으며 엇갈림도 ±1% 이내로 억제함으로써 태양전지의 기본특성인 셀 특성도 향상시켰다. 최근 독일의 쇼트솔라는 아몰퍼스 타입의 BIPV용 모듈생산을 올해 33MW로 확대하고, 오는 2012년까지 600MW로 늘리겠다고 공언한바 있다. 에스에너지와 이건창호, 경동솔라와 경남알미늄 등이 본격 나서기 시작했다. 이는 공공건물의 신재생에너지 의무화와 발전차액제도 그리고 그린빌딩 인증제도 등이 추진되면서 향후 자연스럽게 접목되고 있는 셈이다. 이건창호는 BIPV시스템인 ‘솔라윈’을 내놓고 시장개척에 나섰다. 태양광 전문기업인 에스에너지의 대전공장이 완공되면, 에스에너지가 만들고 이건창호가 시스템설계 및 시공을 책임진다. LG화학 역시 차세대 에너지원으로 각광받는 태양광 발전시스템을 건축 외장재와 접목시키는 신 사업분야에 진출한다. LG화학은 독일 선 에너지사와 기술협력 및 독점적 자재구매 공급 계약을 체결했다. 이 회사는 BIPV시스템이 초기 설치비용은 높지만 환경친화적이고 에너지효율적이란 점을 고려하면 장기적으로 훨씬 큰 혜택을 누릴 수 있을 것으로 보고 2010년 1500억원에 달할 국내시장에서 업계 1위를 달성할 계획이다. 에너지관리공단의 정수남 기술개발지원실장은, “앞으로 건물일체형 태양광시스템 방향으로 태양광발전을 진화할 것이며, 새로운 트렌드로 잡아갈 것”이라고 말했다. 그는, “이 시스템을 건물에 적용하기 위해서는 발전 효율뿐만 아니라 풍압, 방수, 단열 등 건자재 기능을 갖춰야 하는 등 건물과 연계성을 갖는 디자인 적용 등 기술개발이 이뤄져야 한다”고 말했다. 아울러 그는 표준화된 시공법을 통해 태풍 등에 견딜 수 있도록 시공돼야 한다고 지적했다. 또 태양전지 온도가 상승할 때 발전량은 상대적으로 감소하느니만큼 효율적으로 열을 분산시킬 수 있는 설계가 요구된다. 향후 시장전망에 대해 업계 관계자들은 설치 시 바로 파급효과를 볼 수 있기 때문에 발전차액보전이 되면 오는 2009년부터 2011년경 정점을 이뤄 증가세가 두드려질 것으로 전망하고 있다.<채흥기 기자>