전기연, 태양 따라다니는 '도시환경 최적화' 태양광 모듈 개발

차승일 박사팀, 종이접기 수준 유연성·난연 소재 안전성 등 확보
"전기 자급자족 일상 펼쳐질 것"…국제 학술지 등에 연구결과 게재

도시에서 전기 자급자족을 실현할 수 있는 신개념 태양광 모듈이 개발됐다.

한국전기연구원(KERI)은 전기변환소재연구센터 차승일 박사팀이 이같은 신개념 태양광 모듈 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

현재 국내에서는 영호남의 넓은 부지를 중심으로 태양광 설비가 급격히 증가하는 가운데 도시 내부에서 태양광 발전으로 전기를 생산·활용하려는 시도가 늘고 있다.

그러나 도시는 태양광 인프라를 설치하기 위한 공간 형태가 복잡·다양해 더 진보된 기술력을 갖춘 태양광 모듈이 필요하다.

주위의 각종 건물이나 나무 등으로 태양광 모듈 일부에 그늘이 생기는 현상이 반복되면 발전효율이 떨어지는 데다 전류가 내부적으로 막혀 발화의 원인이 될 수도 있어서다.

전기연은 유연성·안전성·효율성을 모두 갖춘, 도시환경에 최적화된 신개념 태양광 모듈을 개발하는 데 성공했다고 설명했다.

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

차승일 박사팀은 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 하나하나 밀봉한 뒤 이를 서로 연결해 유연한 구조물이 되도록 했다.

모듈의 전기적 연결 형태도 기존의 직렬이 아닌, 설치환경에 따라 직렬과 병렬이 혼합된 하이브리드 방식이 가능하도록 했다.

직·병렬 혼합구조는 태양광 모듈에 그늘 문제가 생겨도 높은 출력을 유지해주고 그늘로 인한 발열 현상인 '핫스팟' 생성도 막아준다.

또 전기연이 개발한 태양광 모듈은 기존 가연성의 플라스틱을 난연 소재로 대체해 전기 절연성과 내구성이 높다.

종이접기 수준의 유연함도 확보해 도심 건물은 물론 벤치, 차광막 등 다양한 곳에 부착해 태양광 발전이 가능하다.

태양전지에 형상기억합금을 부착해 모듈이 태양 위치를 스스로 따라가며 모양을 최적으로 바꾸면서 전기를 생산하도록 한 점도 신개념 태양광 모듈의 특징이다.

이를 통해 기존 편평한 태양광 모듈 대비 하루 전력 생산량을 60% 이상 높일 수 있었다.

이번 연구 결과는 영국왕립화학회(RSC)가 발간하는 에너지 분야 과학저널인 '지속가능 에너지와 연료'(Sustainable Energe & Fuels) 표지논문을 비롯한 총 5개 논문에 게재됐다.

전기연은 미래 모빌리티인 무인수송기(드론)에도 가볍고 효율적인 태양광 모듈을 적용하는 등 향후 태양광 발전의 활용범위를 넓혀갈 방침이다.

차 박사는 "도심 곳곳에서도 무한한 친환경 자원인 태양에너지를 통해 직접 전기를 자급자족하는 일상이 펼쳐질 것"이라며 "탄소중립 실현과 에너지 안보 강화에도 크게 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

/연합뉴스