한국 연구팀이 세계최초로 개발한 도시형 '해바라기' 태양광 모듈이란?

한국 연구팀이 혁신적인 '해바라기' 유연 태양광 모듈을 개발. 도시 구조물에 쉽게 부착 가능. 해바라기처럼 태양 위치를 따라가 전력 생산량을 극대화

한국전기연구원이 개발한 새 태양광 모듈 모형.

 

글을 시작하며,

한국 연구팀이 도시의 복잡한 공간 특성을 고려해 소재와 구조를 획기적으로 바꾼 태양광 모듈을 개발했습니다. 다양한 구조물에 부착할 수 있는 높은 활용도와 태양 위치를 따라가는 설계로 전력 생산량을 크게 높이는 이 모듈은 도시 태양광 발전의 새로운 가능성을 열고 있습니다.

혁신적인 태양광 모듈의 개발 배경

한국전기연구원(KERI)의 차승일 전기변환소재연구센터 책임연구원 연구팀이 도시 환경에 최적화된 고효율 유연 태양광 모듈을 개발했습니다. 도시의 구조물 형태와 복잡한 환경은 기존 태양광 인프라를 설치하는 데 많은 제약을 주었습니다. 예를 들어, 건물이나 나무 등으로 인해 태양광 모듈 일부에 그늘이 생기면 발전 효율이 떨어지고, 생산된 전류가 그늘진 곳으로 모여 열이 발생하는 핫스팟 현상이 생겨 화재 위험이 있습니다.

새로운 소재와 구조로 탄생한 태양광 모듈

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 태양광 모듈의 소재와 구조를 전면 개편했습니다. 기존 모듈은 태양전지를 보호하기 위해 값비싼 강화 유리와 플라스틱으로 감싸져 있었습니다. 그러나 이번에 개발된 모듈은 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 개별 밀봉하고, 이를 연결해 유연하게 만들었습니다. 또한, 기존 플라스틱을 난연 소재로 대체해 전기 절연성과 내구성을 높였습니다.

전기회로 구조 역시 기존의 직렬연결 방식에서 환경에 따라 직·병렬 혼합 방식이 가능하게 했습니다. 이 혼합 구조는 모듈에 그늘이 생겨도 출력을 유지하고 핫스팟 현상을 막을 수 있어 더욱 안전합니다.

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유연성과 활용성 극대화

새로운 태양광 모듈은 종이 접기가 가능한 수준의 유연성을 자랑합니다. 덕분에 건물, 벤치, 차광막 등 다양한 곳에 부착할 수 있습니다. 특히, 보도블록이나 욕실의 타일처럼 반복 패턴을 만드는 '테셀레이션' 디자인이 적용되어 활용성이 더욱 높아졌습니다.

태양 위치를 따라가는 '해바라기' 기술

이 모듈의 가장 큰 특징 중 하나는 태양전지에 형상기억합금을 부착해 모듈이 태양 위치를 따라가는 '해바라기' 기술을 적용했다는 점입니다. 이 기술 덕분에 편평한 기존 태양광 모듈 대비 하루 전력 생산량이 60% 이상 높아졌습니다. 연구팀은 별도 시스템 추가 없이 일체형으로 태양 추적 기능을 구현한 것은 전 세계에서 유일하다고 밝혔습니다.

기대되는 효과와 미래 전망

차승일 책임연구원은 "도심 곳곳에서 무한한 친환경 자원인 태양 에너지를 통해 전기를 자급자족하는 일상이 펼쳐질 것"이라며 "국가적 이슈인 탄소중립 실현과 에너지 안보 강화에 크게 기여할 성과"라고 밝혔습니다. 이 새로운 태양광 모듈은 도심 환경에서도 높은 효율로 전기를 생산할 수 있어, 친환경 에너지 보급 확대에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.

글을 마치며,

도시 환경에 최적화된 새로운 유연 태양광 모듈은 기존 태양광 인프라의 한계를 극복하며, 다양한 구조물에 쉽게 적용될 수 있는 높은 활용도를 자랑합니다. 또한, 태양 위치를 따라가는 혁신적인 설계를 통해 전력 생산량을 극대화했습니다. 이러한 기술 발전은 친환경 에너지 보급 확대와 탄소중립 실현에 중요한 역할을 할 것입니다.

보도자료

https://n.news.naver.com/article/056/0011758977?sid=102

도심 어디든 설치…‘해바라기 태양광’ 개발