설 희 천 광명전기 사장

김 태 희 기자

일반적인 핸드폰은 물론 스마트폰, 태블릿 PC, MP3, 노트북 등 가볍고 사용이 간편한 휴대기기의 사용이 그 어느 때보다 풍성한 21세기다. 그러나 아직도 해결하지 못하고 있는 문제가 있다. 기능이 많아지면 많아질수록 너무 빨리 소모되는 배터리 문제다. 야외활동 중 휴대전화 배터리가 부족해 곤란을 겪는 드라마 속 주인공 얘기는 식상하리만치 흔한 일이 되어 버렸을 정도다.

만약 내 휴대기기의 배터리가 없어 전원이 꺼졌을 때, 태양광 혹은 실내 형광등 불빛으로 채울 수 있다면 어떨까. 태양전지를 활용한 휴대용 태양광 충전기가 있으면 가능한 일이다. 최근엔 이런 꿈같은 일을 실현시키기 위한 노력들이 속속 등장하고 있다. 그 중에서도 유독 눈에 띄는 제품이 있는데, 광명전기의 ‘엔+충전기(N+Charger)’다.

이 휴대용 태양광발전기는 USB 케이블을 이용해 각종 휴대기기에 전력을 공급한다. 독특한 것은 태양전지다. 타사의 제품과 달리 엔+충전기에 적용된 태양전지는 유연성을 갖고 있어 평소에는 두루마리처럼 둥글게 말아 휴대할 수 있다. 완전히 폈을 때는 자연히 타사의 제품보다 충전되는 전력량이 많을 수밖에 없으며, 흐린 날씨나 실내 형광등 불빛으로도 발전할 수 있다. 뿐만 아니라 손상이 많을 수 있는 휴대용으로 출시된 만큼, 엔+충전기의 태양전지는 일부 파손이 있더라도 그 부위를 제외한 나머지 부분에서는 발전이 가능하다. 배낭에 걸 수 있도록 디자인 되어 등산이나 운동 중에도 충전이 가능하다.

도시형 태양전지에 집중

광명전기의 태양광 사업은 알면 알수록 무궁무진하다. 최근에는 골프장에서 운전되는 카트 지붕에 태양전지를 적용해 운영비용을 절감하고 친환경적인 골프장 환경을 조성할 수 있도록 했다. 광명전기 태양광 사업의 가장 큰 특징은 일반적인 결정질 태양전지에서 벗어나 있다는 것이다. 이 모든 사업을 완성시킬 수 있었던 해답은 아몰퍼스(a-Si) 태양전지에 있었다.

광명전기 신재생에너지 사업본부의 설희천 사장은 결정질이 아닌 a-Si를 선택한 이유에 대해 “새로운 시대에 우리에게 필요한 신재생에너지는 도시에 적합한 도시형 발전시설이어야 하기 때문”이라고 설명했다. 사실 광명전기의 태양광 사업으로의 도전은 도시형 태양전지를 만들어야 한다는 설 대표의 강한 의지에서 비롯됐다. 지금까지 결정질 태양전지에 지나치게 편중되어왔던 태양광 시장에서 새로운 기술력의 필요를 느낀 것이다.

설 대표는 “신재생에너지 사업은 자연이 훼손되는 것을 막고자 탄소배출을 줄이는 데서부터 출발해야 하는데, 아이러니하게도 기존의 태양광발전소는 산림이나 평야에 지어진다”며 “이는 그린에너지의 원래 취지와 맞지 않는다”고 안타까움을 전했다. 더욱이 우리나라는 평야가 많지 않은 나라 중 하나로, 그동안 태양광발전소 설치를 회의적으로 바라보는 시각이 많았다. 이러한 정황들을 살폈을 때 설 대표가 집중하기 시작한 것은 ‘도시형 태양전지’의 필요성이다. 자연을 훼손하지 않으면서 인간 친화적으로 태양전지를 설치할 수 있는 방법. 평야나 산림이 아닌 건축물, 시설물에 태양전지를 설치하거나, 또는 사람들이 주로 사용하는 물건들에 태양전지를 접목하는 것이다.

자연히 설 대표의 시선은 플렉시블 박막 태양전지로 집중됐으며, 더불어 디자인적인 면에도 신경을 쓰게 됐다. 설 대표는 “이미 현대인들은 정형화된 도시에서 스트레스에 노출되어 있다. 도시에 녹색공간을 만들면서 동시에 신재생에너지를 도입하기 위해서는 태양전지의 디자인적인 면도 간과해서는 안된다”고 전하며, “이 모든 요구를 충족할 수 있는 것이 a-Si 태양전지”라고 피력했다.

a-Si 태양전지는 효율이 낮다?

사실 이 a-Si 태양전지는 결정질에 비해 생산단가가 저렴하고, 얇고 가벼우면서 플렉시블한 특성까지 갖추고 있어 수년 전부터 주목을 받아왔다. 문제는 효율이다. 현재 태양광 시장의 80% 이상을 점유하고 있는 결정질 태양전지의 변환효율이 실제 발전 현장에서 보통 15% 내외를 기록하는 반면 a-Si 태양전지는 단 6~7%의 효율만을 내고 있는 것. 그러나 설 대표는 “태양전지의 효율을 볼 때는 변환효율과 발전효율 두 가지를 함께 검토해야 한다”고 강조했다. “단순히 변환효율의 숫자만 놓고 본다면 a-Si 태양전지가 뒤쳐진다고 생각할 수 있지만, a-Si 태양전지는 결정질에 비해 두 배 이상 뛰어난 발전효율을 갖고 있어 실제 일일 발전 전력량을 비교해 본다면 상황이 달라질 수 있다”는 것이다.

태양전지의 변환효율이 시간당 얼마큼의 전력을 만들어낼 수 있는지를 측정한다면, 발전효율은 하루 동안 얼마나 오랜 시간 발전하는가를 나타낸다. 다시 말해 결정질 태양전지가 하루 3~4시간 발전할 수 있다면, a-Si 태양전지는 6~8시간을 꾸준히 발전할 수 있다는 말이다. 실제로 a-Si는 일반 결정질 실리콘보다 100배 이상 뛰어난 빛 흡수 능력을 자랑한다. 낮은 조도나 산란광 및 반사광으로도 일부 발전이 가능해 태양광이 약한 흐린 날씨나 실내 형광등 빛에도 발전할 정도다. 실제로 s-Si 태양전지가 군용으로 시범 사용되었을 때 지하 벙커나 동굴 속에서도 수일간의 생활이 가능할 정도의 전력을 만들어 낸 사례를 갖고 있다.

기술력을 먼저 채워야

이밖에도 a-Si 태양전지는 카드뮴 생산이 없어 더욱 친환경적이며, 0.3㎛까지 박막이 가능하고 다양한 기판에 적용이 가능해 가방이나 텐트, 옷, 모자 등 상상하는 것 무엇이든 태양광 충전기가 될 수 있다. 뿐만 아니라 트랙커와 같은 별다른 설치물이 없이도 충분히 효과적으로 태양빛을 집광한다. 무엇보다 고온에서 효율 감소가 일어나는 결정질에 비해 온도계수가 반 이상 낮아 여름철이나 더운 지역에서의 발전에 유리하다. 게다가 a-Si 태양전지는 일부분이 파손된다 하더라도 나머지 부분에서는 정상적으로 발전하는 특성이 있다. 미세한 결점으로 인해 발전소 전체 모듈 작동이 둔화될 수 있는 결정질 태양전지와 비교했을 때 우수한 장점이라 할 수 있다. 그야말로 알뜰하고 지혜로우며 경제적인 태양전지다.

그러나 이러한 a-Si 태양전지는 여러 장점에도 불구하고 세계 시장에서 상용화 제품이 전무할 정도로 성장이 더뎠다. 국내에서도 a-Si 태양전지에 대한 연구와 상용화 시도는 꾸준히 있어왔지만 막상 상용화까지는 이어지지 못했다. 설 대표는 이에 대해 ‘기술력의 한계’를 꼬집었다. 그는 “a-Si 태양전지는 상상하는 모든 것이 현실 가능한 태양전지임에도 불구하고 시장은 기술력 부족을 개선하기보다 쉬운 길로 돌아갈 생각을 먼저 했다”며 “기술이 부족하면 시장에서 도태될 수밖에 없다. 그러나 우리 광명전기는 지난 3년간 오랜 연구를 거쳐 자사만의 특화된 기술력을 쌓아온 기업으로서 국내뿐 아니라 해외 시장에서도 a-Si 태양전지의 새 시대를 열 준비가 되어있다”며 자부심을 드러냈다.

무엇이든 상상하면 태양광발전소

광명전기는 이 a-Si 태양전지를 이용해 충전기나 감시카메라, 골프 카트용 등 다양한 애플리케이션은 물론 BIPV 및 BAPV 사업으로 확대·계획하고 있다. 현재 BIPV 모듈 인증을 준비하고 있으며, 향후 실제 적용 가능할 수 있도록 현재 모든 준비가 마무리 된 상태다. a-Si 태양전지의 가볍고 얇다는 특성은 기존 모듈보다 건물일체형에 더욱 적합하다는 것이 설 대표의 설명이다.

그동안 결정질 모듈은 루프탑(Roof-top)에 적용될 경우 트랙커 등과 함께 설치되면서 그 하중으로 건물에 무리를 줄 수 있다는 문제점이 제기되어 왔다. BIPV로 설치될 경우에도 적용부분이 정해져 있고 제한적이어서 용이하지 못했다. 그러나 광명전기의 플랙시블 a-Si 태양전지는 BIPV로 적용될 경우 거의 모든 부분에 적용이 가능하며, 많은 용량과 공간의 효율적인 사용이 가능하다는 장점이 있다.

이 a-Si 태양전지의 적용은 비단 건축물에서 끝나지 않는다. 둥글게 말아 원통형으로 사용할 경우 거리마다 세워진 가로등에도 적용이 가능하며, 어떤 시설물에도 형태에 맞게 잘라 붙일 수 있다. 때로는 헝겊이 기판이 될 수도 있다. 광명전기는 이를 상상만이 아닌 실제 적용 가능한 제품으로 만들기 위해 끊임없이 기술개발에 몰두하고 있으며, 그 해답을 찾아가고 있다.

예상치 못한 것을 실현시키는 곳

광명전기는 1955년 설립 후 발전소에 도입되는 수배전반, 스위치기어박스를 제조·공급하던 전문 기업으로, 이미 한국전력 및 자회사에 제품을 다량 공급할 정도로 기술력과 기업의 탄탄한 사업성을 인정받아왔다. 이후 2008년, 당시 개념조차 생소했던 플렉시블 a-Si 태양전지 기술개발을 시작, 이를 적용한 제품을 출시하는 쾌거를 이뤘다.

현재 광명전기는 국방부와 함께 이 a-Si 태양전지 애플리케이션을 군용으로 적용할 수 있는 방법을 논의 중이다. 이밖에도 경기도 안산시에 8,000평 규모의 공장 준공을 계획하고 있다.

광명전기는 앞으로도 활발한 신재생에너지 사업을 통해 신개념 태양전지 응용제품 보급을 확대해 친환경적 도시 건설에 힘쓸 계획이다. 설 대표는 “이제 상상만 하면 도시 어디든 태양광발전소로 탈바꿈시킬 수 있으며, 이를 완성할 수 있는 것은 오직 기술력”이라며, “광명전기는 누구보다 앞선 기술력으로 누구도 상상하지 못한 것들을 실현시켜 나가는 데에 앞장설 것”이라고  말했다.

SOLAR TODAY 편집국 / Tel. 02-719-6931 / E-mail. st@infothe.com

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