해바라기처럼 태양 따라 움직이는 태양광 모듈 개발

한국전기연구원 차승일 책임연구원 연구팀
강화 유리 대신 실리콘으로 태양전지 따로 밀봉
종이접기처럼 유연한 구조로 도심 구조물에 적합

한국전기연구원 차승일 책임연구원과 윤민주 선임연구지원원 연구팀이 고효율 유연 태양광 모듈을 개발했다./한국전기연구원

해바라기처럼 태양을 따라 움직이는 태양광 모듈이 나왔다. 직렬과 병렬이 혼합된 방식을 도입해 화재가 발생할 확률도 낮췄다.

한국전기연구원은 전기변환소재연구센터 차승일 책임연구원과 윤민주 선임연구지원원 연구팀이 고효율 유연 태양광 모듈을 개발했다고 10일 밝혔다.

태양광 발전은 대표적인 친환경 에너지원이지만, 대도시에서는 활용이 쉽지 않다. 태양광 인프라를 설치하기 위한 공간이 복잡하고, 각종 건물이나 나무로 인해 태양광 모듈에 그늘이 생기는 현상도 반복된다. 모듈에 그늘이 계속 생기면 발전 효율이 떨어지고, 전류가 내부적으로 막히면서 화재가 날 수도 있다.

연구팀은 기존 태양광 모듈의 패러다임을 바꾸는 새로운 변화로 도시에 적합한 모듈을 개발했다. 기존 태양광 모듈은 태양전지를 보호하기 위해 비싼 강화 유리와 플라스틱을 적층 구조로 감싸는 형태로 만들었다.

연구팀은 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 하나하나 밀봉한 뒤, 이들을 서로 연결해 유연한 구조물이 되게 만들었다. 모듈의 전기적 연결 형태도 기존 직렬 연결 대신 설치 환경에 따라 직렬과 병렬을 혼합했다. 또 가연성의 플라스틱은 난연 소재로 대체해서 전기 절연성과 내구성을 높였다.

이렇게 만들어진 태양광 모듈은 종이접기가 가능한 수준으로 유연해 건물은 물론이고 벤치나 차광막 등 다양한 곳에 부착할 수 있다. 거리의 보도블록이나 욕실의 타일 구조와 유사한 테셀레이션(모자이크) 구조를 적용해 도시 환경에 어울릴 수 있게 했다.

또 연구팀은 태양광 모듈에 해바라기형 신기술도 도입했다. 태양전지에 형상기억합금을 부착해 모듈이 태양 위치를 스스로 따라가며 모양을 최적으로 바꾸면서 전기를 생산하게 했다. 이를 통해 기존 편평한 태양광 모듈 대비 하루 전력 생산량을 60% 이상 높일 수 있었다.

차 책임연구원은 “우리의 기술로 도심 곳곳에서도 무한한 친환경 자원인 태양 에너지를 통해 직접 전기를 자급자족하는 일상이 펼쳐질 것”이라며 “국가적 이슈인 탄소중립 실현과 에너지 안보 강화에 크게 기여할 성과가 될 것”이라고 말했다.

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