한국생산기술연구원이 태양광 패널을 건물 벽면이나 옥상의 외장재로 활용해 건물 스스로 전기를 생산해낼 수 있는 도심형 고출력 태양광 패널 제조기술을 개발하고 상용화에 성공했다.
생기원은 서남본부 정채환 본부장 연구팀이 도심에서의 태양광 발전효율을 극대화하고 다양한 디자인을 구현할 수 있는 ‘길이·폭 제어형 슁글드(Deginable Shingled) 구조의 BIPV 제조기술’을 개발해냈다고 27일 밝혔다.
태양광 에너지를 얻기 위해선 보통 넓은 면적이 필요하다. 과거에는 주로 해가 잘 드는 산간지역이나 염전, 저수지 등에 대규모 태양광 발전기를 설치했다.
하지만 그 과정에서 환경이 훼손될 수 있고, 도심까지의 거리가 멀어 송전 도중 발생하는 에너지 손실도 상당하다는 문제점이 있었다.
기왓장을 덮은 형태라는 뜻의 ‘슁글드’ 기술은 셀을 분할한 다음 리본 연결없이 전도성 접착제를 써서 직렬로 이어 붙이는 제조방식이다.
약 180 마이크로미터(㎛) 두께의 셀을 손상없이 절단하는 기술, 최대 출력이 나오도록 접합하는 기술, 효율적 배치 기술 등 다양한 공정 요소기술들이 적용됐다.
이 구조는 셀 전면의 버스바를 제거하고 동일면적 대비 더 많은 셀을 넣을 수 있어 기존보다 약 15~20% 이상 향상된 고출력을 낼 수 있다.
또한 10% 가량의 음영이 졌을 때도 초기 출력 대비 80%의 효율을 발휘해 면적이 제한된 도심에서의 출력 저감도 최소화된다.
특히 개발한 슁글드 태양광 패널은 BIPV 시장에서 소비자들이 요구하는 다양한 크기와 디자인이 가능해 실제 ‘건축자재’처럼 활용할 수 있다는 점에서 차별화됐다.
기왓장 잇듯 연결하는 방식으로 인해 패널 길이가 2m까지 연장되며 동시에 길이와 폭을 제어함으로써 원하는 건축자재에 빈틈없이 배열할 수 있기 때문이다.
이로 인해 기존 패널에선 불가능했던 디자인이 가능하고 다양한 컬러나 패턴 적용에도 유리해 도심 경관과 조화되는 심미성을 가미할 수 있다.
아울러 태양빛을 산란시키는 패턴 기술을 적용하면 빛 반사에 따른 보행자의 눈부심도 방지된다.
정채환 본부장은 “국내 최초로 길이·폭 제어가 가능한 슁글드 기술을 BIPV 모듈에 적용하는 데 성공한 첫 사례”라며 “BIPV 제조 전문기업 ‘선우E&C’에 기술이전을 마쳐 현재 사업화를 추진중”이라고 밝혔다.
연구팀은 관련 SCI 논문 7편을 게재하고 국내특허 22건, 해외특허 5건을 출원 또는 등록한 상태다.
선우E&C는 BIPV시스템 전문기업 ‘세종인터내셔널’과 특수목적법인 ‘카본프리’를 공동 설립하고 지난 3월 생기원 서남본부와 업무협약을 체결했다. 선우E&C는 10MW급 슁글드 BIPV 제조라인을 연내 설치하고 내년부터 양산 및 판매에 돌입한다는 계획이다.
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