솔라옵틱스는 광학 응용소재 R&D센터의 연구팀과 한국재료연구원 유기솔라셀 연구팀이 PMMA 광섬유의 마이크로 측면발광 기술을 활용해 태양광 및 실내조명에서도 고효율 발전량을 유지할 수 있는 양산화 기술을 세계 최초로 개발했다고 20일 밝혔다.
보편적으로 솔라에너지 효율은 2차원 플렛 구조에서 면적당 에너지 총량으로 에너지 생산 효율을 산출해 사업적 평가를 한다. 즉, 2차원 면적에 수직으로 들어오는 태양빛과 가로 세로 일정한 면적 내에 설치한 솔라 패널로 전기를 생산하는 것이 보편적인 방식으로 이는 2차원 솔라 패널이 벗어날 수 없는 빛과 각도의 수용성의 한계와 고조도에서 하루 평균 약 3시간 30분 이내에 면적 대비 약 24%대의 효율을 갖고 있다.
솔라옵틱스 연구팀과 한국재료연구원 임동찬 박사팀은 이런 기존 2차원 평면 형태의 솔라패널이 아닌 수직 형태의 3차원 구조의 솔라셀로, 빛을 수용하는 각도와 관계없이 기본적인 효율을 유지하면서 최대 효율 시간도 약 6시간 이상으로 면적대비 효율을 대폭 증가시킬 수 있는 새로운 개념의 솔라셀 하드웨어 플랫폼 개발 및 양산화 기술을 현실화했다.
이것은 광섬유 측면 발광 OSL(Optical Side Lighting)이 유기솔라셀 OPV(organic photovoltaics)와 융합해 기존 태양광 발전 시스템의 개념을 뒤집는 3차원 조광이 가능한 획기적 신기술이다.
또한 기존 차세대 유기솔라셀 연구는 매우 활발하지만, 아직은 효율성, 경제성, 내구성이 다소 부 족한 것이 현실이다. 특히 외부의 열과 습도에 따른 효율성과 내구성이 부족한데, 이를 극복할 수 있는 기술이 개발 완성 단계에 있다.
한국재료연구원 임동찬 박사팀이 개발한 OPV라는 유기솔라셀은 현재 18% 이상의 효율을 낼 수 있으며, 평면형 2차 구조가 아닌 열과 습도가 차단되는 튜브 또는 파이프 형태의 내접 면에 OPV를 배치한다. 솔라옵틱스 연구팀이 개발한 측면발광기능의 OSL을 활용해 열과 습도가 차단된 폐쇄형 구조물 내부로 태양광을 유도하면, 다양한 구조의 3차원 태양광 솔라시스템을 구현할 수 있다.
이는 높은 효율과 내구성을 확보한 새로운 개념의 태양광 솔라셀 패널이 바(bar) 형태, 박스 형태 등의 3차원 구조에서 전기를 만들 수 있도록 했다.
3차원 구조 방식의 솔라 에너지바 기술이 양산화가 된다면 이동형 솔라발전기, 전기 자동차, 인공 위성, 군사용 발전설비 등 분산형 발전 시스템 등에 획기적인 기술로 적용될 수 있으며, 동급의 태양광 발전과 면적 대비해 1/5에서 1/3 이상 대폭 줄일 수 있다는 것이 회사 측의 설명이다.
또한 임동찬 박사와 솔라옵틱스가 협력 개발한 솔라발전의 효율은 약 18%에 하루 평균 6시간 이상으로, 면적을 획기적으로 줄이는 3차원 구조의 특징을 도입해 기존 PV 방식과 동일 면적으로 대비해 보면 결국 5배 이상의 효율을 갖게 된다. 아울러 자연생태파괴를 최소화하며 동시에 어디든 이동이 가능한 분산형 태양광 솔루션의 활용도 기대된다.
한편, 솔라옵틱스는 국내외 50여 개의 관련 특허가 등록 또는 출원 중에 있으며, 미국의 스탠포드대 학교 태양광 에너지 연구소와 텍사스주립대학교 광 학연구소와 함께 상용화 공동연구 및 글로벌 사업화를 본격적으로 추진하고 있다.
또한 국내에는 ESS 비상전력공급 시스템 개발회사인 아이거텍 에너지에 OSL 태양광 발전기술특허를 이전하고 최대주주의 권리를 확보해 기술상장을 위한 IPO를 추진하고 있다.
전자신문인터넷 이상원기자 sllep@etnews.com