빌딩숲을 태양광 발전소로 활용한다…유리창처럼 투명한 태양광 전지 개발

도심건물 활용해 태양광발전 가능한 건물일체형 태양광발전
건물 유리를 태양광 패널로 대체 또는 기존 유리에 추가도 가능

태양광 발전은 지구온난화를 막아줄 수 있는 다양한 신재생발전 방식 중 가장 많이 활용된다. 인구밀집도가 높고 국토 면적의 70% 이상이 산인 한국은 대규모 태양광 발전 공간을 확보하기 쉽지 않다. 그렇다면 고층 건물이 많은 빌딩숲을 태양광 발전소로 활용한다면 어떨까. 한·미 공동 연구팀이 이 같은 아이디어를 실현시켜줄 수 있는 태양광 발전기술을 개발했다.

미국 뉴육주립대 기계공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 차세대태양전지연구센터 공동 연구팀은 발전성능이 우수하면서 유리창처럼 투명한 투광형 태양전지 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 에너지 과학 분야 국제학술지 ‘프로그레스 인 포토볼테익스: 연구와 응용’(Progress in photovoltaics: Research and Applications) 7월호 표지논문으로 실렸다.

기존 도심건물 활용을 극대화할 수 있는 ‘건물일체형 태양광발전’(BIPV)는 도시 태양광 발전으로 주목받고 있지만 상용화에 필요한 효율성과 내구성이 확보되지 않았다. 더군다나 건물에 붙여 쓸 수 있는 태양전지로 개발된 것들도 전지 뒷면에 전극으로 사용하는 몰리브데늄 금속의 불투명성 때문에 실제 적용은 쉽지 않다.

이 같은 상황에서 연구팀은 구리(Cu)와 셀레늄(Se)을 이용한 화합물 박막소재(CIGS)로 투광형 태양전지를 만들었다. 연구팀은 투광도를 높이기 위해 빛이 투과할 수 있는 미세패턴을 균일하게 만들 수 있는 레이저 공정을 개발했다. 이 공정을 활용하면 건물의 창호로 사용하는 유리를 태양전지로 대체하거나 기존 유리에 태양전지를 추가할 수 있다.

연구팀은 레이저를 이용해 빛이 투과하면서도 발전출력을 높일 수 있는 패턴을 100㎛(마이크로미터) 이하로 작게 형성할 수 있어 심미적으로 우수한 창호 제작이 가능하다. 이렇게 만든 광발전출력 효율을 현재 쓰이는 불투명한 실리콘 태양전지와 비슷한 수준의 11%에 이르고 있다.

연구를 이끈 정증현 KIST 센터장은 “이번에 개발한 창호형 태양전지는 가격경쟁력이 우수하고 이미 상용화된 소재를 활용하기 때문에 실용화도 쉽다”며 “추가 연구를 통해 발전 성능을 높이고 제작 방법을 손쉽게 만든다면 경쟁력은 한층 높아질 것”이라고 말했다.

유용하 기자