[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST)이 파루와 손잡고 CIGS 태양전지 상용화를 위한 인쇄 공정 및 대면적화 기술개발을 본격 추진한다. 이를 위해 KIST와 파루는 지난 1일 전북 완주군 KIST 전북분원에서 CIGS 태양전지의 기술 상용화를 위한 링킹랩 사업 현판식을 가졌다. 양 기관은 CIGS 태양전지 인쇄 기술의 대면적화 및 상용화를 위한 연구를 2년간 공동으로 수행할 계획이다. KIST 이필립 책임연구원은 2일 "이 기술은 성능 및 안정성이 확보된 CIGS 박막 태양전지의 인쇄 공정을 통해, 탄소중립 시나리오를 위한 도심분산발전 분야에서 주도적인 역할을 수행할 수 있다"며, "기술이전 및 링킹랩 사업을 통해 제품의 빠른 상용화를 추진하겠다"고 말했다. CIGS 박막 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환하는 데 사용되는 박막형 태양 전지로, 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄의 화합물 유리나 플라스틱 등의 기판에 얇은 막으로 쌓아올린 차세대 전지다. 비실리콘 계열 태양전지 가운데 광 흡수율이 높아 에너지 변환 효율이 가장 높으며, 안정성이 뛰어나 차세대 태양전지로서 큰 가치를 가지고 있다. 하지만 중국산 실리콘 태양전지의 저가 공세에 의해 아직까지 유의미한 수준의 태양광 시장 점유율을 확보하지 못하고 있다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해서는 기존의 고가 진공 공정을 대체할 필요가 있다. KIST 연구진이 개발한 CIGS 태양전지 인쇄 기술은 용액 공정상 낭비되는 원료를 줄여 효율적으로 사용할 수 있다. 또 저가 장비로도 소자를 제조할 수 있어 대체 공정으로 생산 단가를 낮추는 데에 큰 잠재력을 가지고 있다. 특히 대면적 기판에도 쉽게 박막을 적층하는 것이 가능하며 롤투롤(roll-to-roll) 공정과의 연계를 통해 생산성 개선을 할 수 있다. 롤투롤 공정은 휘어질 수 있는 플렉서블 소재를 롤에 통과시키며 인쇄하는 연속 공정으로써, 높은 생산성과 낮은 제조비용 달성이 가능하다는 장점이 있다. 윤석진 원장은 이날 현판식에서 "KIST와 ㈜파루의 공동연구를 통해 개발된 인쇄 CIGS 박막 태양전지 기술은 인류 에너지 문제를 개선할 수 있는 혁신적인 기술로써 탄소중립 개선을 기대한다"고 말했다. 이어서 강문식 파루 대표는 "CIGS 태양전지의 대면적 인쇄공정 기술 확보는 가격경쟁력을 갖춘 솔루션이 될 수 있으며, 당사의 태양광 추적시스템과의 접목에 대한 기대와 동시에 도심 발전 시스템으로 확장해 나갈 수 있는 계기가 될 것"이라고 밝혔다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]메카로가 12년 동안 연구개발을 통해 시장성과 사업성을 높인 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide) 박막 태양전지 상용화를 눈앞에 두고 있다는 소식에 강세다. 3일 오전 9시 23분 현재 메카로는 전 거래일 대비 1550원(12.20%) 오른 1만3800원에 거래 중이다. 이날 한 언론에 따르면 메카로에너지는 세계 최초로 5세대 크기(1.10m×1.25m) CIGS 박막 태양전지 모든 제조공정을 CVD(화학기상증착법, Chemical Vapor Deposition) 방식으로 개발했다. CVD 방식은 저 진공(10-2~10-3 Torr) 상태에서 증착해 재료 소모가 매우 적어 대량생산 시 제조단가를 크게 낮출 수 있고, 대면적화도 가능해 CIGS 박막 태양전지 시장성과 사업성을 동시에 높일 수 있는 게임체인저란 평가를 받고 있다. 메카로에너지 이재정 대표(메카로 대표)는 “12년 동안 연구개발에 매달린 끝에 세계 최초로 5세대 크기(1.10m×1.25m) CIGS 박막 태양전지 모든 제조공정을 CVD(화학기상증착법, Chemical Vapor Deposition) 방식으로 개발했다”고 말했다. 메카로에너지는 이 기술을 활용해 유기물 기반의 페로브스카이트 박막 태양전지의 모든 레이어를 CVD 방식으로 무기물화한 데 이어 CIGS 박막 태양전지를 이용한 투명형 태양전지도 개발 중에 있다. CIGS 박막 태양전지는 실리콘 등 여타의 광흡수층 물질보다 광흡수계수가 커 매우 얇은 박막만으로도 높은 변환효율을 보인다. 상용 결정질 태양전지에 비해 적은 소재 사용과 간소한 공정만으로 고효율 태양전지를 제조할 수 있다는 장점이 있다. 다른 유기계 차세대 태양전지와 달리 화학적으로 매우 안정적이고 내구성도 높다. 메카로에너지는 모회사 메카로가 원천기술을 보유하고 있는 전구체(Precursor) 기술을 적용했다. 전구체는 나노 스케일의 고품질 박막을 증착하기 위한 CVD/ALD 공정의 성패를 좌우하는 필수 기반기술로, 메카로는 전구체의 설계, 분석, 합성에 특화된 기술을 보유하고 있다. 이 대표는 “세계 최초라는 상징성도 의미가 있지만, 이 기술을 통해 CIGS 박막 태양전지가 사업성과 시장성 있는 기술이라는 것을 증명할 수 있다는 게 가장 의미가 크다”면서 “이런 의미에서 메카로에너지는 무에서 유를 창조했다고 생각한다”고 말했다.   kmk@fnnews.com 김민기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 가볍고 유연한 태양전지의 효율을 높이는 연구개발에 성공했다. 이 태양전지는 실리콘 태양전지보다 적은 소재를 사용하고 간단한 공정으로 만들 수 있으며 화학적으로 안정적이고 내구성도 높다. 한국에너지기술연구원은 고분자(폴리머) 기판 유연 CIGS(구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물) 박막 태양전지의 효율 향상 메커니즘을 규명했다고 밝혔다. 연구진이 개발한 CIGS 박막태양전지는 태양광 효율이 20.4%로 세계 최고 효율인 스위스 EMPA의 20.8%에 근접한 수치다. 에너지기술연구원 김기환 책임연구원은 "이번 성과는 초경량 유연 CIGS 박막태양전지의 고효율화를 위한 표준 공정을 확립한 계기로 평가되며, 유연 CIGS 박막 태양전지의 핵심소재 및 공정에 대한 원천 기술을 확보했다는데 의의가 크다"고 말했다. 연구진은 향후 개발된 기술을 바탕으로 대면적 고속 CIGS 박막 태양전지 제조 기술, 초경량 유연 박막 태양전지 관련 소재·부품·장비 기술 고도화, 건물 외벽 및 지붕재에 설치 가능한 초경량 유연 고성능 박막 태양광 모듈 제조 기술 등의 추가 연구를 진행할 계획이다. 기존 유리 기판에 붙일때 사용하는 고온 성막 기술은 기판의 가열 온도가 섭씨 550℃ 이상으로 높아 녹는 점이 낮은 폴리머 기판 적용에는 활용하기 어렵고 효율도 낮아지는 문제가 발생했다. 이에 연구진은 기판에 붙일때 온도를 낮추면서도 태양광 효율을 20.4%로 유지하는 결과를 얻었다. 또, 연구진은 태양전지의 효율을 높이기 위해 필요한 알칼리 원소(나트륨, 칼륨)를 폴리머에 주입하는 외부 알칼리 주입 기술을 접목해 효율 극대화를 이뤄냈다. 특히, 최첨단 분석법을 이용해 나노스케일 수준에서 CIGS 소재의 특성과 함께 외부 알칼리 주입의 효율 향상 메커니즘까지 밝혀냈다. 윤재호 책임연구원은 "개발된 기술을 통해 신규 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야를 창출해 도심 태양광발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 수준의 에너지 분야 국제 학술지인 '나노 에너지'에 게재됐다. 한편, 최근 실리콘 태양광 모듈의 가격 하락으로 인해 CIGS 박막 태양전지의 기술 개발 방향은 건축물 일체형 태양광으로 대표되는 도심형 친환경에너지원 시장으로 바뀌고 있다. 연구방향도 딱딱하고 무거운 유리(glass) 기판을 이용하는 전통적인 CIGS 박막 태양전지에서 초경량 유연 기판을 적용해 효율은 유지하면서도 응용성을 극대화하는 연구로 변화하고 있다. CIGS 박막태양전지는 일본과 유럽 중심의 소수 연구그룹만이 기술을 보유하거나 개발을 시도하고 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국에너지기술연구원(원장 곽병성)이 개발한 ‘폴리머 기판 적용 고효율 플렉서블 CIGS 박막 태양전지 기술’이 '2019 대한민국 기후기술대전' 우수성과 시상식에서 과학기술정보통신부 장관상을 수상했다. ‘폴리머 기판 적용 고효율 플렉서블 CIGS 박막 태양전지 기술’은 경량의 유연 플라스틱 기판을 활용해 고안정성 CIGS 박막 태양전지의 응용성을 확보하고 광전변환효율을 획기적으로 끌어올린 기술이다.  광전변환효율은 입사되는 태양광 에너지와 태양전지에서 출력되는 전기 에너지의 비를 퍼센트로 표시한 것이다.  구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄의 4원소로 구성된 CIGS (CuIn1-xGaxSe2) 화합물은 광흡수계수가 실리콘에 비해 10배 이상 크고, 화학적으로 안정적이며 내구성도 높다. 이를 광흡수층으로 사용하면 태양전지 제조시 적은 재료 소모와 간소화된 공정만으로도 높은 효율을 구현할 수 있다. 그러나 기존 결정질 태양광 모듈 가격의 하락 등으로 인해 시장진입에 어려움을 겪고 있는 상황이다. 에너지기술연구원 신재생에너지연구소 윤재호 박사 연구진은 고분자 기판에 적용 가능한 CIGS 박막의 저온 성막기술을 개발하고, 체계적인 분석기술과 신뢰성 노하우를 기반으로 *리프트오프(Lift-Off) 공정을 적용한 CIGS 박막 태양전지 제조기술을 개발하는데 성공했다. 또, 이를 통해 세계 최고 수준에 비견할 만한 태양전지 변환효율(20.4%)을 달성했다. 리프트오프(Lift-Off)는 폴리머를 유리 기판 위에 얇게 코팅하고 떼어내 기판을 최대한 얇게 만들 수 있는 기술을 말한다. 개발된 기술은 기존의 대량보급용 양산형 태양광 모듈 기술과 다르게 수요 대응에 용이한 차세대 고부가가치 기술로, 건축물일체형 태양광(BIPV) 뿐만 아니라 기기일체형 태양광(DIPV) 응용에도 적합해 다양한 산업에 적용이 가능하다. 윤재호 박사는 “여타의 유기기반 태양전지와 달리 고도의 안정성을 갖는 CIGS 박막을 기반으로 경량 플라스틱 기판에서 고효율 태양전지 기술이 확보됨에 따라 소재 안정성, 효율, 기능성 등을 모두 보유한 태양광 모듈 제조 가능성을 입증했다”며, “국내 대기업 사업 철수 이후 위축된 국내 CIGS 박막 태양전지 사업화에 새로운 교두보가 될 뿐만 아니라 기후변화대응 기술로 과기정통부에서 추진하는 도시발전(發電) 프로젝트에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이 연구는 과학기술정보통신부(기후변화대응기술사업)의 지원으로 수행되었으며, 관련 연구성과는 저명한 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’& Interfaces’등에 게재돼 우수성을 입증했다. 또, 최근 3년 간 추진된 국가 기후변화대응 연구개발 중 창출된 우수성과로 ‘2019 기후기술 10선’에 선정됐다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

국내 연구진이 실내조명과 태양빛을 동시에 이용하는 반투명 CIGS 박막 태양전지기술을 세계 최초로 개발했다. CIGS 박막 태양전지란 구리(C), 인듐(I), 갈륨(G), 셀레늄(S)으로 구성된 반도체 물질을 광흡수층으로 사용하는 태양전지를 말한다. 20일 미래창조과학부에 따르면 한국과학기술연구원 청청에너지연구센터 민병권 박사 연구팀은 반도체 합금을 프린팅하는 저가형 코팅공정을 이용, 양면 동시 전기생산이 가능한 CIGS 박막 태양전지기술을 개발했다. CIGS 박막 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비해 가볍고 무더위나 추위에도 90% 이상의 발전효율을 유지할 수 있어 차세대 태양전지로 유망하다. 하지만 몰리뷰데늄이 증착된 유리 기판을 사용하기 때문에 태양빛이 투과할 수 없을만큼 불투명해 태양전지의 한쪽 면으로만 빛을 흡수하는 한계가 있다. 광흡수층 제조시 높은 제조비용과 용액공정 과정에서 발생하는 결함으로 인한 효율저감도 문제다. 이어 연구팀은 이번 기술이 무기물을 기반으로 하고 있어서 염료감응형 태양전지보다 내구성과 안전성이 뛰어나 창호용 활용 가능성이 높다고 설명했다. 미래부는 향후 기존 실리콘 태양전지 수준으로 발전효율을 제고하는 등 추가 기술개발과 기술사업화가 이뤄진다면 건물일체형 창호용 태양전지 관련 산업 창출에도 기여할 수 있을 것으로 기대했다. 이 연구는 미래부와 한국연구재단이 시행하는 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐고, 지난 18일 세계적 수준의 과학전문지인 'Scientific Reports' 온라인 판에 게재됐다. bbrex@fnnews.com 김혜민 기자

연일 이어지는 폭염 속에서 전력위기가 논의되는 가운데 태양광 에너지와 수소 에너지 등 신재생에너지가 다시 주목받고 있다. 청정에너지인 태양광을 열에너지로 전환해 실생활에 활용할 수 있는 '제로에너지솔라하우스' 기술도 상용화 단계에 접어들었다.연일 이어지는 폭염 속에서 이번 주 전력 수급이 올해 최대 위기를 맞을 것으로 전망되고 있다. 기존 화석에너지 중심의 발전 방식과 송전망 문제가 폭염과 전력위기의 원인으로 지목되고 있는 가운데 대안으로 태양광 에너지와 수소 에너지 등 신재생에너지가 다시 주목받고 있다. 화석에너지 중심 체제를 당장 대체하기에는 무리지만 탄소 배출이 적어 지구 온난화의 진행을 늦출 수 있다는 장점과 향후 고갈될 화석연료를 대체할 수 있는 방법으로 미래 신재생에너지 시장이 더욱 확대될 것이라는 게 과학자들의 전망이다. ■태양광 에너지 급부상 11일 현재 신재생에너지자원으로 일컫는 5대 에너지는 풍력, 태양광, 수력, 바이오매스, 지열에너지이다. 수력과 풍력을 이용한 발전은 과거에도 이뤄져 왔으나 발전시설을 구축하는 데 있어 입지에 제한이 있다는 단점이 있다. 이에 비해 언제 어느 곳에서나 구축이 가능하면서 청정한 태양에너지가 큰 관심을 받고 있다. 특히 태양은 풍력에 이어 신재생에너지 가운데 효율성이 상대적으로 높아 대기업과 대형발전사, 지자체까지 미래성장산업으로 태양광발전산업 육성에 나서고 있다. 과거 태양광을 활용한 전지 등 발전 기술은 단위 면적당 에너지 변환효율이 낮아 발전에 있어 넓은 공간을 필요로 하는 등 상용화에 무리가 있었다. 그러나 과학자들의 거듭된 연구 끝에 에너지 변환효율이 높은 'CIGS 박막태양전지' 등이 개발되면서 태양광 발전에 일대 변혁이 일어나고 있다. 얇은 막 형태의 유리나 플라스틱 기판 위에 구리와 인듐, 갈륨, 셀레늄 등을 증착해 만든 CIGS 박막태양전지는 현재 상용화되고 있는 실리콘 태양전지에 비해 제조원가가 저렴하고 효율이 박막형 태양전지 중 가장 높다. 한국에너지기술연구원(KIER·에기연) 태양광에너지연구단에 따르면 현재 CIGS 박막태양전지는 KAIST, LG이노텍과 공동연구를 통해 에너지 변환효율 20%를 달성했으며 현재 삼성SDI, LG이노텍, GS칼텍스, SK이노베이션 등 기업에서 상용화 추진 중인 것으로 알려졌다. 태양광을 전기에너지로 바꾸는 것 외에도 열에너지로 전환해 실생활에 활용할 수 있는 '제로에너지솔라하우스' 기술도 상용화 단계에 접어들고 있다. 에기연은 고단열 및 고성능창호, 환기열 회수장치 등 건물에너지 저감기술에 자연형 태양열시스템과 같은 패시브 기술, 태양열 난방 및 급탕시스템, 지열히트펌프시스템, 태양광발전시스템 등 재생에너지시스템을 종합적으로 적용한 제로에너지솔라하우스를 개발했다. 이 주택은 냉난방 및 급탕 부하 전체를 신재생에너지로 공급하는 '태양열+지열 하이브리드 시스템'이 적용됐으며 현재 한화건설에 기술이전이 돼 전북 고창군에 29채의 제로에너지솔라하우스가 보급된 것으로 알려졌다. ■수소연료, 전력위기 대안 전력 다소비업체 및 가정에서 에너지를 자체 공급할 수 있는 자가발전용 수소연료전지 시스템도 전력위기의 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 수소에너지기술은 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리·생산해 이용하는 기술로 세계적인 수소인프라 확충 및 연료전지 기술개발 추세에 따라 우리나라도 기술개발에 박차를 가하고 있다. 지난 2005년 수립된 수소경제 마스터플랜에 따르면 우리나라는 2040년까지 연료전지산업의 국내총생산(GDP) 비중을 5%까지 확대하고 최종에너지 중 15%를 수소로 대체하는 등 수소경제 이행을 목표로 하고 있다. 수소에너지는 차량용과 발전용으로 나눠진다. 이 가운데 발전용은 '가정용 모니터링 사업'을 통해 지난 2007년부터 1㎾(킬로와트)급 발전시스템 210여대가 설치됐으며 향후 2020년까지 총 10만대의 가정용 연료전지 시스템을 국내 일반 가정에 보급할 계획이다. 또 포스코에너지와 서울시는 공동으로 2.4㎿(메가와트)급 발전소를 건립 중인 것으로 알려졌다. 현재 정부가 2009년부터 추진 중인 '그린홈 보급사업'에 따라 가정용 연료전지 시스템의 국내 시장 규모를 예측해보면 2020년을 기준으로 5600억원 규모로 추정되는 것으로 알려졌다. 이에 따라 현대하이스코 등 국내 기업들은 5㎾급, 10㎾급 건물용 상업용 연료전지 시스템 기술개발에도 적극 나서는 등 고내구성 저가 건물용 연료전지 시스템 기술확보를 통해 선진국과의 본격적인 기술경쟁 돌입에 들어갔다. ■'신재생에너지자원지도' 구축해 신재생에너지 연구개발 박차 정부는 5대 신재생에너지자원의 효율적인 개발과 활용을 위한 '신재생에너지 자원지도'를 만드는 사업도 진행 중이다. 에기연이 2009년부터 시작한 신재생에너지 자원지도 구축사업은 지역별로 효율이 가장 높은 에너지 자원이 어떤 것인지를 한눈에 파악할 수 있게 하는 것을 목표로 한다. 에기연은 지리정보시스템(Geograpgic Information System)을 활용해 태양·풍력·수력·바이오매스·지열에너지 등 138종의 자원지도 데이터베이스를 구축하고 잠재량 및 최적지 평가기술을 개발하는 등 신재생에너지 연구개발의 기초정보를 제공하고 있다. 신재생에너지 자원지도는 향후 국가 신재생에너지 기본계획 등 국가계획 및 신규사업 평가의 핵심 기초자료로 활용될 예정이다. 또 에기연은 현재 우크라이나와 쿠웨이트, 태국 등 해외 신재생에너지 국가전략 수립 자문을 하며 해외 신재생에너지자원 평가사업을 추진하고 있는 것으로 알려졌다. jhpark@fnnews.com 박지현 기자

연일 이어지는 폭염 속에서 전력위기가 논의되는 가운데 태양광 에너지와 수소 에너지 등 신재생에너지가 다시 주목받고 있다. 청정에너지인 태양광을 열에너지로 전환해 실생활에 활용할 수 있는 '제로에너지솔라하우스' 기술도 상용화 단계에 접어들었다.연일 이어지는 폭염 속에서 이번 주 전력 수급이 올해 최대 위기를 맞을 것으로 전망되고 있다. 기존 화석에너지 중심의 발전 방식과 송전망 문제가 폭염과 전력위기의 원인으로 지목되고 있는 가운데 대안으로 태양광 에너지와 수소 에너지 등 신재생에너지가 다시 주목받고 있다. 화석에너지 중심 체제를 당장 대체하기에는 무리지만 탄소 배출이 적어 지구 온난화의 진행을 늦출 수 있다는 장점과 향후 고갈될 화석연료를 대체할 수 있는 방법으로 미래 신재생에너지 시장이 더욱 확대될 것이라는 게 과학자들의 전망이다. ■태양광 에너지 급부상 11일 현재 신재생에너지자원으로 일컫는 5대 에너지는 풍력, 태양광, 수력, 바이오매스, 지열에너지이다. 수력과 풍력을 이용한 발전은 과거에도 이뤄져 왔으나 발전시설을 구축하는 데 있어 입지에 제한이 있다는 단점이 있다. 이에 비해 언제 어느 곳에서나 구축이 가능하면서 청정한 태양에너지가 큰 관심을 받고 있다. 특히 태양은 풍력에 이어 신재생에너지 가운데 효율성이 상대적으로 높아 대기업과 대형발전사, 지자체까지 미래성장산업으로 태양광발전산업 육성에 나서고 있다. 과거 태양광을 활용한 전지 등 발전 기술은 단위 면적당 에너지 변환효율이 낮아 발전에 있어 넓은 공간을 필요로 하는 등 상용화에 무리가 있었다. 그러나 과학자들의 거듭된 연구 끝에 에너지 변환효율이 높은 'CIGS 박막태양전지' 등이 개발되면서 태양광 발전에 일대 변혁이 일어나고 있다. 얇은 막 형태의 유리나 플라스틱 기판 위에 구리와 인듐, 갈륨, 셀레늄 등을 증착해 만든 CIGS 박막태양전지는 현재 상용화되고 있는 실리콘 태양전지에 비해 제조원가가 저렴하고 효율이 박막형 태양전지 중 가장 높다. 한국에너지기술연구원(KIER·에기연) 태양광에너지연구단에 따르면 현재 CIGS 박막태양전지는 KAIST, LG이노텍과 공동연구를 통해 에너지 변환효율 20%를 달성했으며 현재 삼성SDI, LG이노텍, GS칼텍스, SK이노베이션 등 기업에서 상용화 추진 중인 것으로 알려졌다. 태양광을 전기에너지로 바꾸는 것 외에도 열에너지로 전환해 실생활에 활용할 수 있는 '제로에너지솔라하우스' 기술도 상용화 단계에 접어들고 있다. 에기연은 고단열 및 고성능창호, 환기열 회수장치 등 건물에너지 저감기술에 자연형 태양열시스템과 같은 패시브 기술, 태양열 난방 및 급탕시스템, 지열히트펌프시스템, 태양광발전시스템 등 재생에너지시스템을 종합적으로 적용한 제로에너지솔라하우스를 개발했다. 이 주택은 냉난방 및 급탕 부하 전체를 신재생에너지로 공급하는 '태양열+지열 하이브리드 시스템'이 적용됐으며 현재 한화건설에 기술이전이 돼 전북 고창군에 29채의 제로에너지솔라하우스가 보급된 것으로 알려졌다. ■수소연료, 전력위기 대안 전력 다소비업체 및 가정에서 에너지를 자체 공급할 수 있는 자가발전용 수소연료전지 시스템도 전력위기의 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 수소에너지기술은 물, 유기물, 화석연료 등의 화합물 형태로 존재하는 수소를 분리·생산해 이용하는 기술로 세계적인 수소인프라 확충 및 연료전지 기술개발 추세에 따라 우리나라도 기술개발에 박차를 가하고 있다. 지난 2005년 수립된 수소경제 마스터플랜에 따르면 우리나라는 2040년까지 연료전지산업의 국내총생산(GDP) 비중을 5%까지 확대하고 최종에너지 중 15%를 수소로 대체하는 등 수소경제 이행을 목표로 하고 있다. 수소에너지는 차량용과 발전용으로 나눠진다. 이 가운데 발전용은 '가정용 모니터링 사업'을 통해 지난 2007년부터 1㎾(킬로와트)급 발전시스템 210여대가 설치됐으며 향후 2020년까지 총 10만대의 가정용 연료전지 시스템을 국내 일반 가정에 보급할 계획이다. 또 포스코에너지와 서울시는 공동으로 2.4㎿(메가와트)급 발전소를 건립 중인 것으로 알려졌다. 현재 정부가 2009년부터 추진 중인 '그린홈 보급사업'에 따라 가정용 연료전지 시스템의 국내 시장 규모를 예측해보면 2020년을 기준으로 5600억원 규모로 추정되는 것으로 알려졌다. 이에 따라 현대하이스코 등 국내 기업들은 5㎾급, 10㎾급 건물용 상업용 연료전지 시스템 기술개발에도 적극 나서는 등 고내구성 저가 건물용 연료전지 시스템 기술확보를 통해 선진국과의 본격적인 기술경쟁 돌입에 들어갔다. ■'신재생에너지자원지도' 구축해 신재생에너지 연구개발 박차 정부는 5대 신재생에너지자원의 효율적인 개발과 활용을 위한 '신재생에너지 자원지도'를 만드는 사업도 진행 중이다. 에기연이 2009년부터 시작한 신재생에너지 자원지도 구축사업은 지역별로 효율이 가장 높은 에너지 자원이 어떤 것인지를 한눈에 파악할 수 있게 하는 것을 목표로 한다. 에기연은 지리정보시스템(Geograpgic Information System)을 활용해 태양·풍력·수력·바이오매스·지열에너지 등 138종의 자원지도 데이터베이스를 구축하고 잠재량 및 최적지 평가기술을 개발하는 등 신재생에너지 연구개발의 기초정보를 제공하고 있다. 신재생에너지 자원지도는 향후 국가 신재생에너지 기본계획 등 국가계획 및 신규사업 평가의 핵심 기초자료로 활용될 예정이다. 또 에기연은 현재 우크라이나와 쿠웨이트, 태국 등 해외 신재생에너지 국가전략 수립 자문을 하며 해외 신재생에너지자원 평가사업을 추진하고 있는 것으로 알려졌다. jhpark@fnnews.com 박지현 기자

미국 솔로파워사 로버트 W. 캠벨 최고경영자(CEO)가 지난 21일 광주광역시 홀리데이인 광주호텔에서 자신들이 제조한 CIGS 박막형 태양전지를 들어보이고 있다. 솔로파워는 한국CTI와 손잡고 광주에 대규모 생산공장을 설립, 내년부터 본격 생산에 들어가기로 했다. 【광주=김승호 기자】미국의 태양전지 제조사인 솔로파워(SOLOPOWER)사가 한국CTI와 손잡고 광주광역시 평동 외국인산업단지에 연산 150메가와트(MW) 규모의 CIGS 박막 태양전지 생산공장을 세운다. 실제 제품 생산은 2014년 초부터 가능할 전망이다. 미국 산호세 실리콘밸리에 본사를 두고 있는 솔로파워사는 1세대인 결정질 실리콘 태양전지에 비해 두께는 100분의 1, 무게는 5분의 1까지 줄일 수 있는 CIGS 태양전지의 원천 기술을 갖고 있는 기업 중 하나다. 솔로파워의 플랙서블 CIGS 패널은 발전효율 13.4%를 달성해 동종 모듈로서는 최고 기록을 세운 바 있다. 최근에는 16.4% 모듈을 완성, 필드테스트를 진행하고 있다. 이때문에 제조원가가 낮고 활용 범위가 넓어 매우 경제적인 기술로 손꼽히고 있다. CIGS 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 등 화합물을 기판에 증착, 빛을 흡수해 전기를 생산하는 원리로 현재 국내에서도 유수의 대기업들이 개발 경쟁에 뛰어들고 있다. 특히 솔로파워사는 이달 초 박근혜 대통령의 미국 순방 당시 윤상직 산업통상자원부장관에게 1억2500만 달러에 이르는 투자협약서를 제출, 지난해 광주시와 양해각서(MOU) 체결 이후 투자를 구체화했다. 솔로파워사의 최고경영자(CEO)인 로버트 W. 캠벨(사진)은 지난 21일 광주의 홀리데이인 광주호텔에서 기자간담회를 갖고 "한국은 일본과 중국, 중동, 싱가포르, 호주 등으로 CIGS 태양전지를 수출하는데 유리한 위치에 있다"면서 "특히 광주는 한국 내에서도 관련 기술을 융합시킬 수 있는 인적 자원이나 연관 산업과의 확장성, 지자체의 적극적인 지원 등 여러면에서 장점을 갖고 있다"고 설명했다. 그러면서 그는 "미국에서 쌓아온 (CIGS 태양전지)기술 역량을 한국에 안착시키기 위해 총력을 다할 계획이며 이를 위해 빠른 시일내에 관련 엔지니어들이 한국에 들어와 기술을 전수하고 연구소를 만들어 광주가 CIGS 태양전지 생산의 메카가 될 수 있도록 할 것"이라고 덧붙였다. 솔로파워사는 앞서 우리 정부와 투자를 약속한 1억2500만 달러는 CIGS 태양전지 생산을 위한 장비를 들여오는 데 활용할 방침이다. CIGS 태양전지는 얇고 가벼워 활용 범위가 매우 넓을 것으로 기대된다. 로버트 W. 캠벨은 "비행기를 타고 광주로 오면서 수 많은 비닐하우스를 목격할 수 있었다. CIGS는 쉽게 휘어지고 효율도 높아 이들 비닐하우스 전원 공급용 뿐만 아니라 빌딩, 공항, 컨벤션센터, 개인용 주택, 심지어 광고판이나 트럭 지붕 등에 광범위하게 설치, 응용할 수 있다"고 강조했다. 실제로 CIGS 태양전지는 국내 현대자동차 일부 차종의 스포일러에도 적용, 블랙박스 상시 녹화 등을 위한 보조전원수단으로 사용이 확정된 상태이다. 솔로파워사와 한국CTI는 이번 제휴를 위해 3대 7의 비율로 별도 법인인 '솔로파워코리아'를 설립했다. 솔로파워사는 기술 지원을, 한국CTI는 판매와 경영을 각각 담당하게 된다. 이번 프로젝트로 인한 고용 및 파급효과도 상당할 전망이다. 한국CTI 송동창 수석부회장은 "광주공장에서 직접 고용하는 인원은 약 280명 정도로 인근 4년제 대학의 재료공학과, 화학과, 전기·전자 관련 학과 졸업생이 주요 채용 대상이 될 것"이라며 "특히 CIGS 태양전지 생산이 본격화되면 연관 산업까지 미치는 고용 파급 효과는 2만명 가량에 이를 것으로 보인다"고 전했다. 캠벨은 "한국은 아직 CIGS 태양전지에 대한 인증 기준이 없는 실정이다. 당분간은 국제공인인증을 통해 접근할 수 밖에 없다"면서 "한국 정부과 관련 기관인 한국에너지관리공단(KEMCO)이 획기적인 기술인 CIGS 태양전지에 대해서도 전향적인 지원을 할 수 있기를 기대한다"고 강조했다. bada@fnnews.com

[파이낸셜뉴스] 한국에너지기술연구원 김기환·정인영 박사팀은 두 종류의 얇고 가벼운 태양전지를 붙여 23.64%의 전력 생산 효율을 달성했다고 3일 밝혔다. 연구진은 페로브스카이트와 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CIGS) 두 종류를 결합한 탠덤 태양전지를 만드는 제작 공정까지 개발했다. 이 태양전지는 10만번 이상 구부려도 초기 효율의 97.7%를 유지함으로써 높은 내구성까지 가졌다. 김기환 박사는 "이 탠덤 태양전지의 무게당 출력비는 페로브스카이트와 실리콘을 결합한 탠덤 태양전지보다 약 10배가량 높다"며, "초경량 모듈이 필요한 건물 외장재, 차량, 우주 항공 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다. 그러면서 "넓은 면적으로 만드는 공정 개발과 안정성 향상 연구를 추진해 관련 산업의 경쟁력 강화와 신·재생에너지 보급 확대에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 전망했다. 태양광 발전에는 생산 단가가 싸고 대량 생산에 유리한 실리콘 태양전지가 주로 사용된다. 하지만 전력 생산 효율의 한계가 명확하여 실리콘 태양전지에 페로브스카이트 태양전지를 접합해 효율을 높인 탠덤 태양전지가 주목받고 있다. 이렇게 만든 탠덤 태양전지는 34.6%의 높은 효율을 갖고 있다. 하지만 무게가 무겁고 물리적인 충격에 약해 경량성과 적용성이 중요한 자동차, 항공기, 인공위성 등에 적합하지 않다. 연구진은 얇고 잘 휘어지는 페로브스카이트 CIGS 탠덤 태양전지에 주목, 전력생산 효율을 높이는 '리프트오프(Lift-off)' 공정을 개발했다. 리프트오프 공정은 유리 기판 위에 폴리이미드층을 코팅하고 그 위에 페로브스카이트 CIGS 탠덤 태양전지를 제작한 뒤 유리 기판에서 떼어내는 방식이다. 유연성이 좋은 폴리이미드 필름 자체를 기판으로 활용하던 기존 공정과 달리, 딱딱한 유리를 지지기판으로 활용하기 때문에 이전보다 안정적으로 전지를 만들 수 있다. 특히 평평한 유리 기판을 사용함으로써 태양전지의 각 층이 균일하게 증착돼 성능과 제작 재현성이 높아졌다. 연구진은 전지의 결함을 줄여 성능을 향상시키는 방법도 찾아냈다. 계산과학을 통해 유리기판 위에 코팅된 폴리이미드층이 칼륨의 확산을 억제할 수 있음을 예측하고 전지에 적용해 CIGS 광흡수층의 결함을 최소화하는데 성공했다. 이렇게 만든 태양전지는 23.64%의 전력 생산 효율을 나타냈으며, 기존 유연 페로브스카이트 CIGS 탠덤 태양전지의 최고 효율인 18.1%를 크게 웃돌았다. 정인영 박사는 "이번 개발 성과는 유연성과 경량성을 갖춘 고효율 차세대 태양전지 기술의 상용화 가능성을 증명한 것"이라며, "향후 효율 30%급 초경량 유연 태양전지를 만들기 위한 중요한 이정표"라고 강조했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 페로브스카이트 CIGS 탠덤 태양전지를 에너지·재료 분야 국제 저명학술지인 '줄(Joule)'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

글로벌 모빌리티 플랫폼을 운영하는 무브, 우주용 태양전지를 개발하는 플렉셀스페이스, 방산 AI 스타트업 퀀텀에어러가 투자 유치에 성공했다. 23일 벤처캐피탈(VC) 업계에 따르면 무브는 최근 KB증권과 대만 화푸그룹으로부터 약 50억원 규모 전략적 투자를 유치했다. 누적 투자유치 규모는 약 100억원이다. 무브는 AI 기술을 활용해 실시간 수요 예측, 최적 경로 분석 및 차량 배차 자동화 등의 솔루션을 개발하는 기업이다. 현재 국내외 다양한 모빌리티 기업들과 협력하고 있다. 플렉셀스페이스는 50억원 규모의 프리-A 투자를 유치했다. 이번 투자에는 엘케이켐, 인터베스트, L&S벤처캐피탈, 쿼드벤처스가 참여했다. 한화시스템의 사내벤처로 시작한 플렉셀스페이스는 페로브스카이트 및 CIGS(구리-인듐-갈륨-셀레늄) 기반 고효율 태양전지를 연구하고 있다. 위성·드론·항공기 등 다양한 분야에 응용할 수 있는 데다 저비용, 경량화, 대면적 생산 등의 장점이 있어 차세대 우주 에너지원으로 주목받고 있다. 퀀텀에어로는 37억원 규모의 시드 투자를 유치했다. 이번 투자에는 ST캐피탈, 오픈워터엔젤스 및 전략적 투자자(SI) 2곳이 참여했다. 누적 투자금은 47억원이다. 이번 투자 유치로 설립 1년 만에 기업가치 500억원을 인정 받았다. 퀀텀에어로는 AI 드론 등을 수입하며 미국 전투 무인기 제작업체 '쉴드 AI' 국내 독점 파트너 지위를 획득했다. 지난해 6월에는 대한민국 해군 요청에 따라 독도함에서 쉴드 AI의 수직이착륙무인기 V-BAT의 전투 실험을 성공적으로 수행했다. 아울러 한화에어로스페이스, 한화시스템 등 국내 대표 방산 대기업들과 비밀유지협약(NDA)를 체결하고 방산 AI 솔루션 제공을 위한 다양한 협력 방안을 추진하고 있다. stand@fnnews.com 서지윤 기자