G2E BIPV 최고 품질에 대량생산 성공
염료감응형 태양전지 생산비 80%까지 절감
2016년 물량 주문 쇄도…한국 시장에 큰 관심!

 

전세계적으로 공기오염과 관련된 사망자 수는 700만명, 전세계 탄소배출의 80%는 도시에서 만들어 내고 있으며, 전세계 에너지의 40%는 건물에서 소비된다. 건축시장의 세계적 추세는 더 높은 건물을 짓고, 빌딩자체에서 에너지를 생산하면서 탄소배출을 상쇄시키는 순수제로에너지를 지향하고 있다.

스마트 시티를 지향하며 그린빌딩(Green Building)을 짓고자 하는 시장의 흐름에 BIPV(Building Integrated PhotoVoltaic)는 최적의 건축소재로 주목받고 있다. 다양한 소재와 형태의 BIPV 제품 중 단연 최고의 품질과 대량생산 산업화에 성공하며 세계시장을 선도하고 있는 Glass2Energy (이하 G2E)를 지난 3월과 5월 두 차례 방문하였다.

 

△ 스테판 뮐러(Stefan A. Mueller) G2E CEO

스위스 남부 Villaz-St. Pierre에 위치한 G2E는 3500㎡ 면적에, 2013년 첫 제조를 시작했다. 2014년 4분기에 산업화 단계의 양산체제를 갖추고 현재는 100cmx60cm크기 모듈을 생산하고 있다.

 

태양광발전 산업에서 제조원가 절감이라는 과제는 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSS)기술이 발전하는데 하나의 동기부여가 된 셈인데. G2E사는 그레첼 교수의 자문을 받으며 매년 자사제품의 효율을 지속적으로 향상시키고 있다. 2011년 EPFL(École polytechnique fédérale de Lausanne)대학에서 스핀오프(Spin-off)한 이 회사는, 2014년 스위스 정부로부터 클린테크놀로지 혁신상으로 180십만 CHF(스위스프랑, 한화 약 220억)을 상금으로 받았다. 2015년 여름에 매월 800개까지 모듈을 생산하는 것을 목표로. 적극적인 홍보 없이도 이미 주문이 쇄도해 매년 증설해야 할 상황이다.

칼라 다양화-제품 크기도 확대
염료감응형 태양전지는 폴리실리콘 및 진공의 고가 장비를 사용하는 다른 태양전지보다 제조원가를 50~80%까지 절감시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 2008년 10월에 그레첼 교수의 원천특허가 만료되면서 국내외 업체들이 많은 관심을 보이고 있는 분야이다.

제조원가 절감 측면에서는 유리하지만 모듈의 낮은 광변환 효율, 라미네이션 기술 등 상업화로 제대로 이루어지지 못하고 있었다. G2E사는 현재 세가지 칼라(Green, Brown, Blue)를 더욱 다양화하고 제품크기도 확대해 15%의 효율을 목표로 하고 있다.

기존 에너지 대체에 환경문제 해결

△ 제네바 공항에 설치된 DSC

흔히 태양광에너지를 3E산업이라고 한다. 즉, 경제성장(Economy Growth), 환경보존(Environment Protection), 에너지 수급안정(Energy Security) 효과가 있어서 이 세가지가 조화된 미래 산업이다. 무공해 에너지원인 태양에너지의 특성을 활용해 기존의 에너지 생산을 대체하며, 환경문제도 해결하기 때문이다.

여러 형태와 소재가 BIPV 제품으로 사용되지만, G2E는 염료감응 솔라셀 제조기술을 상용화하고 대량생산 준비를 갖춘 유일한 회사다. G2E는 회사이름이 나타내듯 염료감응기술을 유리창에 적용해 BIPV 시장에 새로운 혁명을 예고하고 있다.

△ 설치방향과 각도에 따른 전력량

유럽 신재생에너지 전문가들은 2015년은 전세계 태양광에너지 시장변화가 안정화 단계에 들어섰다고 진단하고 있다. 숨을 고르던 회사들도 서서히 재도약의 기지개를 펴고 있다.

 

 

 

△ 하루 시간대별 에너지 효율 비교 Si와 DSC

G2E의 제품은 탄소배출을 줄이자는 전지구적 움직임에 가장좋은 대안이다. 이 회사의 CEO 스테판 뮐러(Stefan A. Mueller)는 “적극적인 홍보를 하지 않았는데 2016년 생산물량까지 주문이 쇄도하고 있다. 한국은 좋은 기술력과 노동력을 갖추고 있으니, 고품질을 생산하는 유리회사와 협력하여 한국에서 제조하는 것도 고려중이다. 우리 제품은 건축가들에게 매우 인기가 많다”고 했다. 스마트 시티에 그린빌딩이 안성맞춤이듯 Glass2Energy의 제품은 플러스하우스를 건축하는데 필수품이 될 것으로 기대된다.

 

 

△ DSC 원리 <사진출처 : 위키백과>

제3세대(1세대 실리콘, 2세대 박막형) 태양전지로 일컬어지는 DSSC는 기존 웨이퍼 기판을 이용하는 반도체 태양전지와는 달리 광합성의 원리를 이용한 고효율의 광전기화학적 태양전지의 메카니즘이다.

 

1991년 스위스 로잔공대 미샤엘 그레첼(Michael Graetzel) 교수가 네이쳐(Nature)지에 전환효율 7.1%를 보고하면서 염료감응형 태양전지로 알려지게 되었다. 그는 노벨 화학상 후보에 거명되었으며 현재까지 500개 이상의 특허를 갖고 있다.

스위스를 비롯 스웨덴, 중국, 일본, 호주 등 전세계적으로 약 200여명의 연구원이 이 분야의 기술에 집중하고 있다. 

 

[환경미디어 문광주]

 

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