그늘 피해가며 효과적 전력 생산…‘해바라기형 태양광 모듈’ 개발

한국전기연구원 개발
전력 생산성 60% 높여

신개념 태양광 모듈 기술을 개발한 한국전기연구원 차승일 박사(왼쪽)와 윤민주 연구원. 연합뉴스

도시환경에 최적화된 태양광 발전 방식이 개발됐다. 태양광 모듈이 태양 위치에 따라 모양을 바꾸면서 전기를 생산할 수 있어 관심을 모으고 있다.

한국전기연구원(KERI)은 10일 전기변환소재연구센터 차승일 박사팀이 이같은 신개념 태양광 모듈 기술을 개발했다고 밝혔다.

태양광은 햇빛을 이용해 전기를 생산하기 때문에 무한한 천연자원으로 불린다. 다만, 도심지에서는 고층건물이나 가로수 등으로 생긴 그늘 때문에 발전효율이 떨어지는 문제가 제기돼왔다. 이런 상황이 반복되면 모듈 내부의 전류가 막혀 발화의 원인이 되기도 한다.

이에 전기연은 태양광 모듈에 ‘해바라기형’ 신기술을 도입해 효율성을 높였다. 태양전지에 형상기억합금을 부착해 모듈이 태양 위치를 따라가며 모양을 바꿔 전기를 생산하도록 했다. 이를 통해 편평한 태양광 모듈 대비 하루 전력 생산량을 60% 이상 높일 수 있었다.

기존 태양광 모듈은 태양전지를 보호하기 위해 비싼 강화유리와 플라스틱으로 감싸져 있지만, 차 박사팀은 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 밀봉한 후 연결해 유연한 구조물이 되도록 했다.

모듈의 전기적 연결 형태도 직렬 방식이 아닌 직렬과 병렬이 혼합된 ‘하이브리드 방식’이 가능하도록 했다. 직·병렬 혼합구조는 태양광 모듈에 그늘 문제가 생겨도 높은 출력을 유지해주고 그늘로 인한 발열 현상인 ‘핫스팟’ 생성도 막아준다.

이외에 전기연은 가연성인 기존의 플라스틱 대신 난연 소재를 사용해 전기 절연성과 내구성을 높였다.

이번 연구 결과는 영국왕립화학회(RSC)가 발간하는 에너지 분야 과학저널인 ‘지속가능 에너지와 연료(Sustainable Energe & Fuels)’ 등에 게재됐다.

한편, 전기연은 미래 모빌리티인 무인수송기(드론)에도 가볍고 효율적인 태양광 모듈을 적용하는 등 향후 태양광 발전의 활용범위를 넓혀갈 방침이다.