[서울경제 파퓰러사이언스] 석유, 천연가스 등 화석연료의 고갈에 맞서 전 세계는 지금 이를 대체할 수 있는 신재생에너지의 개발에 전력을 기울이고 있는 상태다.
그 중에서도 태양광은 무한에너지, 청정에너지의 대표주자로서 가장 활발한 연구가 진행되고 있다.
하지만 현재의 기술로는 태양광이 지닌 에너지를 충분히 빼내 쓸 수가 없다. 태양전지의 낮은 에너지 변환 효율은 차치하고라도 제조 및 설치과정에서 심각한 비효율성이 야기되기 때문이다.
실제 지금까지 상용화된 대부분의 태양전지는 고가의 실리콘을 원재료로 사용하는데, 이 실리콘을 보호하기 위해 고강도 유리판에 부착하고 표면코팅 작업도 별도로 수행해야 한다.
또한 패널의 중량이 무거워 태양전지를 설치할 때에는 반드시 대형 철제 구조물이 필요하다.
때문에 현재의 태양전지는 정부의 자금 지원이 없다면 일반인들 차원에서 설치가 불가능하다. 배보다 배꼽이 더 크기 때문이다.
하지만 최근 미국 실리콘밸리에 본사를 둔 나노솔라사는 기존 태양전지의 한계를 극복한 혁신적인 제품의 상용화에 성공했다.
스티커처럼 어디에나 붙일 수 있는 필름형 태양전지가 바로 그것.
‘파워시트(PowerSheet)’로 명명된 이 제품은 나노솔라가 미국 에너지국(DOE)과 구글의 설립자들로부터 2,000만 달러(185억원)의 연구자금을 지원받아 개발에 성공했다.
가장 큰 특징은 별도의 패널이나 철제 프레임 없이도 건물의 외부 벽면, 유리창, 자동차 지붕 등 어디에든 부착할 수 있다는 것.
알루미늄 호일처럼 얇고 부드러워 굴곡 면에도 부착이 가능하며, 필요에 따라 모양도 자유자재로 만들어낼 수 있다.
제조방식은 종이 인쇄물 제작공정과 유사하다. 먼저 종이 역할을 하는 알루미늄 박막을 대형 인쇄기에 걸고, 여기에 태양광을 흡수하는 나노 반도체 잉크를 얇게 인쇄한다.
이어 이 알루미늄 박막을 다른 인쇄기에 보내 투명 전도성 물질로 코팅한 뒤 적당한 크기로 자르면 파워시트의 제작이 완료되는 것.
기술의 핵심은 나노 반도체 잉크로서 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 등의 나노입자를 원료로 하고 있다는 사실만 밝혀졌을 뿐 배합 비율이나 방법은 극비에 붙여져 있다.
어쨌든 이 방식을 사용하면 1분에 수십m의 태양전지 필름을 생산할 수 있으며, 고가의 실리콘을 사용하지 않아 제조원가도 일반 태양전지 패널의 10% 수준으로 낮출 수 있다.
이 회사의 마틴 로스체이센 사장은 “실리콘 태양전지 패널은 투입되는 재료의 70%가 제조공정에서 손실되고 운반 및 설치비용까지 더해져 1W의 전력을 생산하는데 3달러의 비용이 소요된다”며 “반면 파워시트는 생산원가가 1W 당 30센트에 불과하다”고 강조했다.
이 같은 파워시트의 효용성에 매료된 유럽의 한 컨소시엄은 1.4㎿급 태양광 발전소 건설을 위해 이미 파워시트 10만장을 선주문 해놓기까지 한 상태다.
현재 나노솔라는 이 기술을 바탕으로 산호세 지역에 세계 최대 규모의 필름형 태양전지 제조공장을 설립중에 있다.
이 공장이 본격 가동되면 연간 430㎿의 전력생산이 가능한 양의 태양전지 필름을 만들어내게 된다. 430㎿는 미국 내 모든 태양광 발전설비의 전력 생산량을 합친 것보다 많은 양이다.
미국 캘리포니아 대학 신재생에너지연구소의 초대 소장인 댄 캐먼 박사는 “전 세계적으로 필름형 태양전지에 대한 연구가 진행되고 있지만 나노솔라는 연구단계가 아닌 실질적 생산단계에 접어들었다는 사실이 중요하다”며 “파워시트가 본격 상용화되면 태양광의 활용성과 경제성도 크게 증진될 것”이라고 말했다.
/강재윤 기자 hama9806@sed.co.kr
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