국내 연구진이 건물이나 나무 등으로 인해 복잡한 도심 환경에 최적화된 태양광 모듈을 개발했다.

한국전기연구원(KERI)은 전기변환소재연구센터 차승일 박사팀이 도시에서의 전기 자급자족을 실현할 수 있는 ‘신개념 태양광 모듈 기술’을 개발했다고 10일 밝혔다.

도시는 태양광 인프라를 설치하기 위한 공간(구조물) 형태가 복잡하고 다양하다. 건물이나 나무 등으로 인해 태양광 모듈 일부에 그늘이 생기는 현상이 반복되면 발전 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 그늘(그림자)로 인한 발열 현상은 화재의 원인이 되기도 한다.

차 박사 연구팀은 유연성·안전성·효율성을 모두 확보해 이 같은 도시 환경을 극복할 수 있는 태양광 모듈을 개발했다.

연구팀은 지난 40년 이상 이어져 온 태양광 모듈 소재부터 구조까지 모든 것을 바꿨다.

기존 태양광 모듈은 태양전지를 보호하기 위해 강화유리와 플라스틱으로 감싸는 적층 구조 형태였다.

연구팀은 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 하나하나 밀봉한 뒤, 이들을 서로 연결해 유연한 구조물이 되게 만들었다. 모듈의 전기적 연결 형태도 기존 직렬 연결이 아닌 설치 환경에 따라 직렬과 병렬이 혼합된 하이브리드 방식이 가능하도록 했다.

KERI가 개발한 모듈은 기존 가연성 플라스틱을 난연 소재로 대체해 전기 절연성과 내구성이 높다. 또한 직·병렬 혼합 구조는 태양광 모듈에 그늘(부분 음영) 문제가 생기더라도 높은 출력을 유지해준다.

유연함은 종이접기처럼 가능한 수준으로 도심 건물은 물론 벤치 차광막 등 다양한 곳에 부착해 태양광 발전을 할 수 있다.

연구팀은 태양광 모듈에 일명 ‘해바라기형’ 신기술을 도입해 효율성도 높였다. 태양전지에 형상기억합금을 부착해 모듈이 태양 위치를 스스로 따라가며 모양을 최적으로 바꾸면서 전기를 생산한다.

이를 통해 기존 편평한 태양광 모듈 대비 하루 전력 생산량을 60% 이상 높였다. 태양광 모듈에 별도의 시스템을 추가하지 않고, 일체형으로 태양 추적 방식을 구현한 건 전 세계에서 유일하다.

차 박사는 “우리의 기술로 도심 곳곳에서도 무한한 친환경 자원인 태양 에너지를 통해 직접 전기를 자급자족하는 일상이 펼쳐질 것”이라며 “국가적 이슈인 탄소중립 실현과 에너지 안보 강화에 크게 기여할 성과가 될 것”이라고 말했다.

고성수 기자 ssgo@naeil.com