도심속 유리창으로 태양광에너지 확보 가능해진다

[산업일보]
건물 일체형 태양광 발전시스템(BIPV·Building- integrated Photovoltaics)의 상용화를 앞당길 수 있는 기술이 개발됐다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(이하 기계연)이 다양한 색감으로 제작이 가능하면서 오염에도 강한 고부가가치 컬러 유리를 만들 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

이에 따르면, 연구팀은 금속나노입자의 플라즈모닉 효과를 이용해 기존 색 유리 보다 내구성이 강한 빨강, 파랑, 노랑 등 모두 8가지 색상의 컬러 유리를 만들었다. 이들 유리는 나노입자의 농도와 코팅 두께에 따라 투과율도 조절할 수 있으며, 유리 표면에 친환경 소재의 발수 실리카입자를 나노구조로 코팅해 오염물을 튕겨내는 자기 세정 기능도 갖췄다.

연구팀은 자기 세정 컬러유리로 만든 3kW급 태양전지 모듈을 건물 외벽에 설치하고 1년간 시험평가를 실시한 결과, 기존 태양광 모듈 에너지 효율의 80% 수준에 달하는 안정적인 효율을 확인했다고 밝혔다.

이 같은 결과에 대해 연구팀은 현재 상용화된 태양전지에 근접한 효율은 물론 심미성과 자기 세정력을 바탕으로 한 내구성까지 확보한 것이라고 소개했다.

연구팀은 나노입자 합성의 원천 기술뿐만 아니라 이를 1㎡급으로 균일하게 코팅할 수 있는 장비도 개발했다. 나노입자의 균일한 대면적 코팅이 가능한 장비로 유리 뿐 아니라 필름에도 적용할 수 있다.

현재 태양광 발전 패널은 주로 검푸른 유리로 만든다. 일부 컬러로 제작된 모듈도 있지만 컬러를 구현하기 위해 염료를 써서 안정성이 떨어지거나, 금속 증착 방식으로 특정 기업이 기술을 독점하고 있어 활용에 제약이 있었다.

하지만 이번에 개발한 고부가가치 컬러 유리 제조 기술은 발수 실리카 나노입자의 합성에 관한 원천 기술을 확보한 것으로, 컬러 유리 제조부터 자기 세정 컬러 필름, 초발수 페인트 제조 등 다양한 분야에 응용할 수 있다.

기존의 검푸른 단일 색상 대신 건물의 벽면이나 지붕 위에 아름답게 어울리는 태양광 패널을 만들 수 있어서 도심의 미관을 살리면서도 태양광 발전을 확대할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 산업통상자원부 ‘도심형 건물용 태양광 모듈 개발을 위한 자가 세정 기능의 고부가가치 컬러유리 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.