태양광 패널의 고질병 ‘핫스팟’, 홍콩 연구진의 하이드로겔이 해법 될까
전 세계가 에너지 전환을 서두르는 가운데 태양광 발전의 효율과 신뢰성을 높이기 위한 기술 경쟁도 한층 치열해지고 있다.
특히 태양광 패널의 성능 저하와 직결되는 이른바 ‘핫스팟(hot spot)’ 문제는 업계가 오랫동안 해결하지 못한 과제로 꼽힌다.
핫스팟은 패널 일부가 국부적으로 과열되는 현상으로, 출력 감소는 물론 장기적으로는 모듈 손상과 시스템 고장으로 이어질 수 있다.
관련 업계 추산에 따르면 상업 운전 후 3년 이내 발생하는 태양광 설비 고장의 약 20% 이상이 핫스팟과 직간접적으로 연관돼 있는 것으로 알려져 있다.
태양광 발전 단가 하락이 가속화되는 상황에서, 이러한 손실은 사업성에 부담으로 작용한다.
이 문제를 해결하기 위해 홍콩이공대(Polytechnic University of Hong Kong) 연구진이 새로운 접근법을 제시했다.
연구팀은 천연 고분자인 하이드록시에틸셀룰로오스와 면섬유 계열 소재를 결합한 하이드로겔 기반 코팅 기술을 개발했다.
이 코팅은 태양광 패널 표면에 직접 적용되며, 다량의 수분을 흡수·저장하는 특성을 갖는다. 작동 원리는 비교적 단순하다. 패널 온도가 상승하면 하이드로겔 내부의 수분이 서서히 증발하면서 자연 냉각 효과를 유도한다.
실험 결과, 핫스팟이 발생한 구간의 온도를 최대 16도까지 낮출 수 있었으며, 이에 따라 순간 출력은 최대 13%까지 개선된 것으로 나타났다.
연간 발전량 기준으로 환산하면 약 6~7% 수준의 추가 생산이 가능하다는 분석이다.
해외 IT·에너지 전문 매체들도 이 같은 결과를 주목하고 있다.
내구성 측면에서도 의미 있는 진전이라는 평가다.
기존 하이드로겔 소재는 장시간 자외선과 고온에 노출될 경우 수축이나 균열이 발생하는 한계가 있었다.
반면 이번에 개발된 코팅은 구조 안정성이 높아 장기 노출 환경에서도 성능 저하가 상대적으로 적다는 것이 연구진의 설명이다.
실제로 건물일체형 태양광(BIPV) 시스템에 적용할 경우, 핫스팟으로 인한 출력 손실의 약 절반가량을 상쇄할 수 있을 것으로 전망된다.
아직 상용화까지는 추가 검증이 필요하지만, 태양광 설비의 효율 개선과 유지비 절감을 동시에 노릴 수 있는 기술이라는 점에서 시장의 관심은 적지 않다.
태양광 발전이 ‘설치 이후의 관리 비용’이라는 새로운 경쟁 국면에 접어든 만큼, 이러한 소재 기반 기술이 향후 산업 전반에 어떤 변화를 가져올지 주목된다.
에코저널리스트 쿠 ecopresso23@gmail.com
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