■ 탠덤형·실리콘 태양전지보다 설치공간 제약無

■ 유리에 태양전지 입혀...대도시에 대규모 설치 용이

■ 18~19% 효율 달성 계획...내년 상용화 단계 돌입

아파트·빌딩 등 건물 유리창을 통해 전기를 생산할 수 있는 기술인 한국전력 전력연구원의 ‘건물일체형 태양전지’가 이르면 내년부터 상용화 단계에 돌입한다.

최근 국내·외에서 개발 중인 넓은 설치 공간이 필요한 ‘실리콘 결합 페로브스카이트’(탠덤형 태양전지)보다 경제성과 효율성 측면에서 전력연구원이 개발한 ‘건물일체형 태양전지’가 대도시에 보다 더 적합한 기술인 것으로 나타났다.

26일 관련 업계에 따르면 최근 한전·현대차그룹 등 국내 뿐만 아니라 스위스·독일 등 전 세계적으로 차세대 태양전지 소재로 꼽히는 ‘페로브스카이트’를 활용한 태양전지 기술 개발에 속도가 붙고 있다. 특히 스위스와 독일에서는 페로브스카이트에 실리콘을 결합한 ‘탠덤형 태양전지’의 에너지 변환효율이 30%를 넘어섰다는 연구결과가 나왔다.

탠덤형 태양전지는 이론적 한계효율은 약 44%로 기존 실리콘 단일 태양전지보다 더 높은 효율을 달성할 수 있다. 실리콘 태양전지는 우리가 흔히 볼 수 있는 지금 상용화돼 있는 태양전지 기술로 보면 된다. 실리콘 태양전지의 이론적 한계 효율은 29% 정도다.

그러나 탠덤형 태양전지 역시 실리콘 태양전지와 마찬가지로 넓은 태양전지 설치공간을 요구한다는 점에서 한전 전력연구원의 ‘건물일체형 태양전지’가 차세대 태양전지의 대안으로서 주목받고 있다.

탠덤형 및 실리콘 태양전지처럼 설치공간의 제약은 정작 전기를 많이 사용하는 대도시 등에서는 태양전지를 설치하기 어렵다. 건물 옥상을 활용한다고 해도 설치 면적에 한계가 있어서 전기 생산량이 사용량보다 현저하게 낮다. 건물 외벽에 추가 구조물 설치를 통해 태양전지 설치가 가능하겠지만, 이 경우에는 건축비 증가와 건물 유지관리에 문제가 생길 수 있다.

설치공간에 제약이 있다면 결국 우리나라의 전력수급 불균형 해소에 어렵다. 우리나라는 현재 일부 지역에만 에너지 생산에 편중돼 있어 이를 소비가 많은 서울 등 대도시로 분산화해야 하는 숙제를 안고 있기 때문이다.

한전 전력연구원의 기술은 유리 제작시 태양전지를 추가하면 되기 때문에 설치 공간 제약을 해소하고 발전량을 비약적으로 증가시킬 수 있다. 건물 창문에 적용돼 강풍, 폭설, 폭우와 같은 자연재해에도 쉽게 손상되지 않고 태양전지가 건물 내 연결돼 있어 △점검 △정비 △교체 등 유지관리에도 용이하다.

결국 전력 수급 불균형을 완화하는 한편 대도시에서 전력 생산과 소비를 동시에 유도하여 에너지 효율화를 높일 수 있다. 아울러 재생에너지 개발을 위한 국토 난개발을 방지할 수 있다.

한전 전력연구원 관계자는 “한전 전력연구원에서 개발하고 있는 창호형 태양전지와 탠덤 태양전지 페로브스카이트 태양전지 제조 기술은 거의 유사한 기술을 필요로 한다. 만약 창호형 태양전지 제조 기술이 성공적으로 상용화된다면 향후 페로브스카이트를 기반으로 하는 유연형, 적층형 차세대 태양전지 개발의 선두적 역할을 할 수 있다”며 “이를 통해 재생에너지 확산을 통한 탄소중립의 실현에 기여할 것으로 기대한다”고 설명했다.