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생기원, 도심특화형 BIPV 상용화 성공

슁글드기술 적용…고집적 태양광 셀 구현·효율 향상

한국생산기술연구원(원장 이낙규)은 최근 태양광패널을 건물벽면이나 옥상의 외장재로 활용해 건물 스스로 전기를 생산해낼 수 있는 도심형 고출력 태양광 패널 제조기술을 개발하고 상용화에 성공했다고 밝혔다. 

태양광 에너지를 얻기 위해서는 보통 넓은 면적이 필요하다. 과거에는 주로 해가 잘 드는 산간지역이나 염전, 저수지 등에 대규모 태양광 발전기를 설치했다. 그러나 환경훼손 우려가 있으며 도심까지의 거리가 멀어 송전도중 발생하는 에너지손실도 상당하다는 문제도 있었다. 

대안으로 건물옥상이나 외벽에 ‘건물일체형 태양광(BIPV)’을 설치해 도심에서 자가발전 하는 새로운 방식이 최근 각광받고 있다. 

기존 태양광패널의 경우 셀과 셀을 금속 리본으로 연결해 60셀, 72셀 등 특정 묶음의 바둑판 형태로만 제작이 가능했다. 이 방식은 전류가 생성되지 않는 경우 여백이 생겨 출력손실이 불가피했다. 특히 해가 지거나 구름에 가리면 패널에 저장되는 에너지가 적어져 건물들이 밀집된 도심에서 발전효율이 크게 떨어졌다. 

이에 따라 생기원 서남본부 정채환 본부장 연구팀이 도심에서의 태양광 발전효율을 극대화하고 다양한 디자인을 구현할 수 있는 ‘길이·폭 제어형 슁글드 구조의 BIPV(이하 슁글드 BIPV) 제조기술’을 개발했다. 

슁글드기술은 셀을 분할한 후 리본연결 없이 전도성 접착제를 사용해 직렬로 잇는 제조방식이다. 약 180㎛ 두께의 셀을 손상없이 절단하는 기술, 최대 출력이 나올 수 있도록 접합하는 기술, 효율적 배치기술 등 다양한 공정요소기술이 적용됐다. 

슁글드 BIPV는 동일면적대비 더 많은 셀을 넣을 수 있어 기존보다 약 15~20% 이상 향상된 고출력을 낼 수 있다. 또한 10%가량 음영이 졌을 때도 초기출력대비 80%의 효율을 발휘해 면적이 제한된 도심에서 출력저감도 최소화된다. 

특히 슁글드 BIPV는 BIPV시장에서 소비자들이 요구하는 다양한 크기와 디자인으로 제작할 수 있어 실제 건축자재처럼 활용할 수 있다는 점에서 차별화됐다. 패널길이가 2m까지 연장되며 동시에 길이와 폭을 제어함으로써 원하는 건축자재에 빈틈없이 배열할 수 있기 때문이다. 

기존 패널에서 불가능했던 디자인 구현이 가능하며 다양한 색상, 패턴적용에도 유리해 도심경관과 조화되는 심미성을 가미할 수 있다. 또한 태양빛을 산란시키는 패턴기술을 적용하면 빛반사에 따른 보행자의 눈부심도 방지할 수 있다. 

정채환 본부장은 “국내 최초 길이·폭 제어가 가능한 슁글드기술을 BIPV모듈 적용에 성공한 첫 사례”라며 “BIPV 제조전문기업 선우E&C에 기술이전을 마쳐 현재 사업화를 추진 중”이라고 밝혔다. 

이번 성과는 산업부 에너지기술개발사업의 지원을 받았으며 연구팀은 SCI논문 7편을 게재하고 국내특허 22건, 해외특허 5건을 출원 또는 등록한 상태다. 


선우E&C는 BIPV시스템 전문기업 세종인터내셔널과 특수목적법인 카본프리를 공동설립하고 지난 3월 생기원 서남본부와 업무협약을 체결했다. 선우E&C는 10MW급 슁글드 BIPV 제조라인을 연내 구축하고 내년부터 양산·판매에 돌입할 계획이다.