말 수 있는 솔라 패널 등장

말 수 있는 솔라 패널 등장

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-06-05

미국 오하이오주 톨레도 지역에서 사업을 시작한 Xunlight사가 유연한 재질의 태양광 발전용 대형 패널을 만들었다. 이 패널은 얇은 필름 형태의 비 결정 실리콘형 솔라셀(Amorphous silicon Solar cells)을 스테인리스 박막에 씌우는 roll-to-roll 방식의 제조 공법으로 개발되었다. 각각의 태양광 발전 모듈은 폭 1m, 길이 5.5m로 제작되었다. 두껍고 딱딱했던 전통적인 실리콘 타입 태양광 패널과 달리, 유연한 장판처럼 생긴 이 제품은 지붕이나 빌딩 외벽 또는 자동차에 쉽게 부착될 수 있다. 곡면 부착에 대한 이점으로 기존 방식이 적용될 수 없었던 불규칙한 지붕에도 또한 쉽게 사용될 수 있다. 패널은 장판처럼 말아서 운송이 가능하다. “만약 당신이 원한다면 장판처럼 둘둘 말아 등에 지고 다니면서 랩톱 컴퓨터를 충전할 수도 있다”고 회사의 공동 설립자이자 사장인 Xunming Deng씨는 말했다. 얇은 필름 형태의 비 결정 실리콘 솔라 패널은 기존의 솔라패널이 두께 약 150~200마이크로미터(10-6)의 결정 셀(crystalline cells)을 사용하는 반면 두께 1마이크로미터의 재료 조각으로 가공될 수 있기에 가격 경쟁력이 있다. 물론 이 방법이 새로운 기술은 아니다. 그러나 이전에 개발된 기술은 에너지의 비효율성으로 외면 받았었다. 효율을 증가시키기 위해 Xunlight사는 3층 복합구조 형태의 기술을 성공시켰다. 종전 솔라셀의 경우, 한 가지 물질을 이용한 단일 파장에너지 흡수에 따른 효율 증대에 집중한 반면, 비결정 실리콘(Amophous silicon), 비결정 실리콘 게르마늄(Amorphous silicon germanium), 초소형결정 실리콘(Nanocrystalline silicon)을 이용해 태양광에서 발생되는 다양한 파장 에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 효율 측면에서 보면 기존의 결정형 실리콘 모듈이 20%의 효율을 보이는 반면, Xunlight 사의 박막형 PV 모듈의 8%로서 효율성에는 미치지 못한다. 이 때문에 같은 면적의 모듈이 740w의 전력을 생산할 때, Xunlight사의 제품은 약 330w를 생산한다. 미국 미네소타주 애번 힐에 위치한 United Solar Ovonic사 역시 유연성을 지닌 PV 모듈을 판매하고 있다. 이 회사 제품 역시 3중 비결정 실리콘 셀의 기술을 사용하고 있으며 또한 지붕과 같은 곡면에 부착이 가능하다. 그러나 Xunlifht 사의 강점은 roll-to-roll 방식으로 인한 대량 운송 기술이라고 할 수 있다. “만약 roll-to-roll 방식으로 대량 운송에 대한 운송비 절감 효과를 가져다준다면 이것은 큰 장점이 아닐 수 없다. 그러나 한 가지 유의해야 할 점은 제조 공정 중 발생할 수 있는 불량률의 확인이 우선되어야 한다는 점”이라고 보스턴에 위치한 Lux 연구센터 분석가인 Johanna Schmidtke씨는 말했다. Heliovolt사와 Nanosolar사는 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide) 셀 형태를 박막 패널에 사용한다. “CIGS셀의 경우 결정형 실리콘과 비교해서 효율이 아주 좋다. 그러나 비 결정 실리콘과 비교했을 때, CIGS는 제작 과정이 아주 어렵고 까다로워서 이제까지 그 누구도 대량 주문에 대한 가격 할인을 한 적이 없다”고 보스턴 주재 Photon consulting 분석가인 Ryan Boas씨는 말했다. “특히 건물 옥상에 적용할 수 있는 건물 부착용 태양전지(BIPV:Building integrated photovoltaics)는 유연한 PV 기술이 필요한 아주 큰 시장이다. 왜냐하면, 유연성을 가진다는 것은 다른 말로 가볍다는 말이고, 또한 빠르고 쉽게 설치가 가능하다는 것이다. 상상해 보라. 그냥 옥상에 올라가서 롤처럼 말린 필름을 쭉 하고 펴기만 하면 되니까 얼마나 편하겠는가”고 Boas씨는 말했다. “그러나 BIPV의 경우 소비자가 간과할 수 있는 숨겨진 비용와 위험이 존재한다. BIPV는 저렴한 가격으로 시장에서 매력적이다. 그러나, 지붕 방수의 문제가 있어 지붕을 고쳐야 할 때 그리고 화재의 위험으로 인해 전체 시공비용을 증가시킬 수 있다. 그러나 무엇보다도 BIPV가 가진 강점에서 소비자의 관점으로는 외관상 보기 좋다는 것이 큰 역할을 한다”고 Schmidtke씨는 말했다. 이제까지 Xunlight사는 투자자로부터 4억 달러에 달하는 투자금을 유치했다. 작년 12월, 오하이오주는 회사에 7백만 달러의 자금지원을 통해 25Mw 태양 모듈 제품 시설 설비를 완공하도록 도왔다. 회사는 2010년쯤 상품을 출시할 것으로 예상한다.