[이슈분석]한국, 차세대 태양전지 '페로브스카이트' 초격차 다진다

[사진= 한국에너지공단 제공]

우리나라가 선도 중인 차세대 태양전지 '페로브스카이트(PSC)'가 정부의 고효율 태양광 연구개발(R&D) 투자 강화를 계기로 초격차를 확대할 전망이다.

25일 관련 업계에 따르면 한국화학연구원은 PSC 발전효율을 총 4번 갱신했다. 현재는 23%에 이른다. 일본이 PSC를 처음 발견했을 당시 3%였던 것과 비교하면 압도적 기술력을 보유한 셈이다.

PSC는 두 종류 양이온과 한 종류 음이온이 1:1:3의 비율로 규칙적인 결정을 이루는 물질을 통칭한다. 빛을 잘 흡수하는 성질로 전하를 생성, 전기를 만든다. 유기·무기 소재 강점을 모두 갖고 있어 투명하고 웨어러블하게 변형, 생산 가능하다. 실리콘 태양전지보다 단가는 훨씬 저렴하면서도, 박스에 갇힌 발전효율(26~27%)을 넘어설 잠재력을 갖췄다. 선진국 중심으로 일찌감치 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지로 낙점, 기술 개발이 이뤄져 온 이유다.

한국과학기술기획평가원에 따르면 우리나라는 2011년부터 2017년까지 세계 등재된 PSC 논문 4434건 가운데 약 10%(369건)를 차지, 3위에 올랐다.

우리나라 연구진은 세계 최고로 평가받는다. 한국연구재단이 논문피인용수를 분석해 3년 이내 노벨과학상 수상에 근접한 한국 과학자를 분석한 결과, 박남규 성균관대 교수와 석상일 울산과학기술원(UNIST) 교수가 명단에 올랐다.

박 교수는 2012년 액체 상태인 PSC를 고체로 바꿔 발전효율을 10%까지 올리는 등 PSC 발전 가능성을 연 선두자로 꼽힌다. 2017년 유력 노벨상 후보로 거론됐다. 석 교수는 최근 새로운 물질을 PSC에 첨가, 태양광 흡수 후 전자를 생산하는 광활성층 효율과 안전성을 높이는 기술을 개발했다. 이는 권위 있는 과학주간지 '사이언스'에 게재됐다. 두 교수가 최근 5년간 게재한 논문 가운데 피인용된 비중은 68.9%, 82%에 이른다.

한 업계 관계자는 “현재 PSC 연구 인프라와 중요 성과는 세계 수준”이라며 “우리나라가 가장 잘 할 수 있는 분야”라고 설명했다.

우리나라는 압도적 기술력에 더해 정부 전폭 지원으로 PSC 초격차를 확대해 나갈 전망이다. 앞서 정부는 제4차 에너지기술개발 계획을 발표하고 추진 과제에 고효율 태양광 개발을 포함시킨 바 있다. 구체적으로 PSC 전력변환효율을 2030년 35%까지 끌어올린다는 목표다. PSC 관련 R&D 투자금은 2017년 95억원보다 큰 폭 늘어날 것으로 예상된다.

다른 업계 관계자는 “정부 목표는 기술 개발 추이로 볼 때 현실성 있다”며 “이 추세라면 PSC 원천 기술을 확보하는데 문제가 없을 것”이라고 내다봤다.

다만 업계는 향후 나올 구체적인 R&D 지원 방안에 세부 분야를 선별하고 범부처 협력체계를 구축, 효율성을 높여야 한다는 조언이다.

업계 고위 관계자는 “PSC R&D 투자를 늘리겠다는 정부 정책 방향성에 업계는 공감하고 있다”면서 “다만 차세대 태양전지 가치사슬이 구축될 수 있도록 세밀한 지원과 유기적 협력 방안이 검토돼야 할 것”이라고 강조했다.

류태웅기자 bigheroryu@etnews.com