이제 창문으로 전기 만든다
-투과형 박막 태양전지 창호
"투과형 박막 태양전지 창호를 개발해 이제 창으로 전기를 만들 수 있는 시대가 왔다"
[연구자 레터]
정부는 최근 치솟는 유가에 대항할 대체에너지를 마련하기 위해 애쓰고 있다. 이런 상황에 가장 각광을 받는 것이 바로 태양광 발전이다.
태양광 발전은 발전 비용이 높지 않고, 오염원을 배출하지 않아 미래의 에너지원으로 각광 받고 있다.
이에 따라 최근 태양광 주택이 급격히 느는 추세다. 그러나 태양광 발전 설비는 부피가 커 설치 공간을 마련하기 쉽지 않다.
이에 본 연구진은 건물의 가장 많은 외부 면적을 차지하는 창을 이용해 태양광 발전을 할 수 있는 투과형 박막 태양전지 창호를 개발했다.
이 태양전지 창호로 필요한 에너지를 스스로 만드는 스마트한 건물이 늘어날 것으로 예상된다.
양재IC를 지나면 보이는 한 기업의 대형 건물. 자정이 가까운 시간이지만 전 층의 전등이 아직 환히 켜진 상태다.
학교 캠퍼스와 아파트 단지도 환한 것은 마찬가지다. ‘전등이 꺼지지 않는 나라’가 바로 대한민국이 아닌가 싶다.
국내 건물에서 쓰는 에너지의 양은 도대체 얼마나 되는 걸까?
금액으로 환산하면 연간 약 17조 원을 넘는다고 한다. 국내 총 에너지 소비량의 25% 이상에 해당한다. 문제는 건물이 쓰는 에너지의 양이 점점 늘어간다는 것이다.
대도시의 도시 기능 확대로 건축이 매우 활발해지고, 특히 대형 고층건물이 들어서며 이건물의 냉난방, 조명, 급탕 등을 위한 각종 설비도 늘어나기 때문이다.
에너지원의 대부분을 수입하는 국내 실정에 이런 상황은 여간 걱정스러운 것이 아니다.
유가도 나날이 치솟아 100달러 시대를 눈앞에 두고 있다. 따라서 정부는 고효율 신재생에너지의 개발 또는 파격적인 에너지 절감방식 도입 등 적절한 에너지 관리방법을 통한 에너지를 절약 방안을 마련하고 있다.
건물 내에서 그 건물이 스스로 에너지를 만드는 것도 이런 노력 중 하나다. 그리고 그 방법으로 태양광 발전이 주목받고 있다.
창 속에 들어간 태양광 설비
‘태양광 발전’하면 가장 먼저 생각나는 것은 아마 네모난 바둑판 모양의 발전 설비일 것이다.
이 커다란 발전 설비는 ‘태양광 발전’의 상징으로 자리 잡은 지 오래다.
실제로 태양광주택이나 태양광아파트는 옥상에 네모난 바둑판 모양의 발전 설비를 하나씩 달고 있다.
하지만 태양광 발전을 하고 있는 서울대 공학관 33동에서는 이런 발전 설비를 어디에서도 찾아 볼 수가 없다.
이 건물은 창문으로 태양광 발전을 하고 있기 때문이다. 발전 설비를 놓기 위한 넓은 공간을 따로 마련하지 않고, 건물의 기존 공간을 활용하는 것이다.
창은 건물의 외부 면적 대부분을 차지하기 때문에 활용도도 매우 뛰어난 공간이다.
창으로 태양광 발전을 하는 일이 어떻게 가능한 것일까. ‘(주)티지솔라’에서 개발한 박막태양전지를 이용한 것이다.
박막태양전지는 얇은 막 형태의 태양전지를 유리 기판 위에 증착시켜서 만든다.
지금까지 보통 태양전지의 기판으로 실리콘을 써 왔지만, 이렇게 실리콘 대신 유리를 쓰면 비용을 줄일 수 있다.
또 최근 LCD 박막 기술이 발달하며, 이 박막태양전지 개발 기술은 점차 퍼지는 추세다. 앞으로도 박막태양전지 시장은 꾸준히 발전할 것으로 보인다.
창문으로 태양광 발전을 하고 있는 서울대 공학관의 외부와 내부
태양전지 창호로 여는 세상
박막태양전지 창호를 개발하기 위해 (주)티지솔라는 우선 필요한 레이저 장비를 구축하고, 박막태양전지를 가공하는 기술을 확보했다.
다음은 막 형태의 태양전지를 유리에 접합해 모듈화하는 기술도 개발해야 했다.
이 기술은 반도체나 디스플레이 분야의 공정기술로도 활용이 가능하다.
박막태양전지 개발에 이어 (주)티지솔라는 새로운 박막 건물일체형 태양광발전시스템(BIPV) 개발까지 성공적으로 마친 상태다.
창호개발에 필요한 레이저 장비
투과형 박막 태양전지 창호 디자인. 패턴 디자인에 따라 다양한 시야도(투과율) 확보가 가능하다
태양전지창호가 시범설치된 수원소화초등학교
외부로의 시야는 확보하면서 태양광을 이용한 에너지 생산이 가능한 태양전지 창호의 적용 예
(주)티지솔라는 이 박막태양전지를 여러 건물에 시범적으로 설치하고 공인시험을 거치고, 현장에 직접 적용을 통해 사업화할 수 있는 기반을 마련했다.
창으로 태양광 발전을 하는 것이 더 이상 상상 속 일이 아니라 바로 우리집 유리창에서 벌어지는 일이 된 것이다.
앞으로 박막형태양전지를 블라인드와 커튼을 만드는 데도 쓸 수 있을 것으로 예상한다.
매번 햇빛을 가리기 위해 블라인드와 커튼을 내렸다가 다시 여는 번거로움도 함께 사라질 것이다.
또 박막태양전지를 가공해 한옥의 창호처럼 멋스럽게 만들어 장식 효과를 노릴 수도 있을 것으로 전망된다.
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