실리콘계 태양전지 효율의 2배…저온 태양열ㆍ저효율 태양광 한계 극복
태양광과 태양열을 동시에 이용해 발전을 하는 장치가 국내에서 처음 상용화됐다. 태양광의 저효율과 태양열의 저온 문제점을 극복한 기술로 평가된다.
26일 업계에 따르면 ‘집광형 광전지(CPV)’ 태양력 시스템이 국내에서 개발돼 실증시험을 마치고 상용화 단계다. 미국 독일 등 선진국을 중심으로 CPV 원천기술 개발경쟁이 가속화하고 있는 가운데 우리나라가 이 기술 상용화에서 한발 앞서게 됐다.
한국항공대 산학협력단과 경기과학기술진흥원은 2010년 6월부터 3년여에 걸쳐 다중접합형 구조의 집광형 광전지(CPVㆍConcentrating Photo-voltaic)를 이용한 복합 태양에너지장치인 ‘태양력(力)시스템’을 개발했다.
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| 태양광과 태양열을 동시에 이용해 발전을 하고 열을 얻는 ‘집광형 광전지(CPV)’ 태양력 시스템이 국내에서 개발됐다. 한국항공대에 설치된 실험모델. |
이 태양력시스템은 집광ㆍ집열형 태양력 모듈이어서 태양광과 태양열을 동시에 이용해 에너지를 생산할 수 있는 게 특징이다. 양 장치를 조합한 복합에너지장치는 세계 첫 사례여서 국내 특허등록은 물론 국제특허(PCT)까지 출원됐다.
PTC(Parabolic Trough Solar Collectorㆍ태양열 집열장치)와 CPV 셀이 결합된 형태여서 PTC를 통해 모은 태양에너지를 CPV로 발전하고 열을 얻는 형태다. 셀은 실리콘이 아닌 칼륨, 비소, 인, 인듐 등 복합화합물 소재가 사용됐다. 반도체기술과 광학기술이 융합된 셈이다.
따라서 기존 실리콘계 태양광(PV) 발전장치에 비해 2배나 높은 에너지 효율를 낼 수 있다. 발전용량은 병렬식 결합 크기에 따라 가정용, 산업용으로 무한 확대할 수 있다.
이 장치의 ㎾당 설치비용은 530만원 정도이며, 효율이 높아 투자비용 회수에는 5년 정도 걸릴 것으로 예상된다.
개발을 주관한 항공대 부준홍 교수는 “실리콘계 PV의 효율이 10∼20%인 데 비해 CPV 태양력시스템은 최대 40%까지 높은 것으로 확인됐다”며 “저온의 태양열 발전기술과 저효율의 태양광 발전기술을 극복한 신개념 에너지 생산장치”라고 설명했다.
현재 태양광산업은 실리콘계 PV와 비(非)실리콘계 PV 기술 간 경쟁이 벌어지고 있다. 향후 태양광 이용 환경에 따라 CPV가 적극 도입될 것으로 전망된다. 국내외 CPV 개발연구는 각 연구기관을 중심으로 진행 중이며 상용화된 기술은 아직 없는 상태다.
부 교수는 “복합 태양력 설비에 대해 독일 TUV의 실증실험과 그린홈용 경제성 분석까지 마쳤다”며 “태양광ㆍ태양열 동시 이용 모델의 경제적 효과가 입증되면 국내 에너지 공급체계 자체가 바뀔 수 있을 것”이라고 말했다.
조문술 기자/freiheit@heraldcorp.com
