이 글은 삼성 SDI 필진으로 작성한 글입니다.
식량을 무기화 하고 자원을 무기화한다면?
한국이라는 이 나라는 금방 무너져 내릴 수밖에 없습니다. 식량이든 자원이든 자급률이 낮은 국내 현실은 암담합니다. 뭐~ 국내 쌀 생산량이 많다고 농지를 뒤엎자는 우리나라 대통령의 말이 참 어둑어둑하게 들리는 이때 에너지 자원 역시 한시 빨리 화석에너지를 대체할 수 있는 신 재생 에너지 개발해야 합니다.
이미 10년 전 선진국들은 신 에너지 기술에 대해 기초 이상의 기술력을 가지고 있다고 합니다.
국내의 경우 삼성 SDI가 이에 대한 준비를 늦었지만 차근차근 진행하고 있습니다. 그 준비 내용을 간단히 소개하면 현재 삼성 SDI가 열심히 기술개발을 위해 노력하고 있는 차세대 태양광 전지 염료감응형 태양전지(DSSC, Dye-Sensitized Solar Cells)입니다.
DSSC는 뜻은 태양빛을 받으면 전기를 발생하는 염료를 통해 전기를 생산하는 기술을 말합니다. 식물의 광합성 원리와 유사성을 가진 이 기술은 지난 2008년 원천특허가 만료되어 현재 많은 국가, 많은 기업이 이와 관련한 연구를 진행하고 있다고 합니다.
기존 실리콘 반도체 방식의 태양전지의 경우 에너지 효율은 좋지만 원재료 비가 비싸고 무겁고 수명이 짧다는 단점을 지니고 있어 실생활에서는 적용하기가 어려웠습니다. 하지만 염료감응형 태양전지는 실리콘 태양전지보다 에너지 효율 면에서는 다소 떨어지지만 가볍고 기존 실리콘 반도체 태양전지의 약 1/3~1/5 수준으로 원재료비가 저렴하며 다양한 지역에 설치가 가능하고 20년 이상의 긴 수명을 보여주는 등의 장점을 토대로 1세대 실리콘 태양전지의 대체 전지로 각광받고 있습니다. 수명이 길다는 점 그리고 소재 및 공정자체가 환경친화적으로 Eco 시대의 가장 적절한 전지가 아닐까 합니다.
또한 투명하며 염료의 종류에 따라 색상 변화가 가능, 다양한 색상의 태양전지를 구현할 수 있으며 특히 플랙시블(Flexible) 휘어지는 기판 사용이 가능하여 많은 분야에 적용할 수 있다라는 장점이 있습니다.
예를 들어 집 창문을 태양전지로 꾸며 놓는다거나 차량 전면 유리나 차량 지붕을 안정성 검토 이후 태양전지로 꾸며 하이브리드 차로 만든다거나 하는 등 다양한 활용이 가능할 것으로 예상됩니다. 아직 생각 속에 이야기일 뿐이지만 버스나 열차 같이 사이즈가 큰 차량에는 더 많은 전력을 생산해 낼 수 있지 않을까 합니다.
아직 상용화되지 못한 이 기술력을 현실화 시키기 위해 현재 삼성 SD가 DSSC에 대한 많은 연구와 실험을 통해 단점을 꾸준히 보완해 가고 있으며 기존 액체 전해질에서 고체 전해질로 발전해 나가면서 단점을 하나씩 하나씩 해결해가고 있습니다.
<잠시 다른 이야기 이지만 고려대학교 팀에서 연료감응 태양전지를 패널을 적용한 차를 선보인바 있습니다. 이는 생산된 전기량이 0.3~0.6KW이고 에너지 전환효율은 5.5~5.8% 정도의 수준으로 세계 최고 수준의 성능을 지녔다고 합니다.>
이를 통한 Application도 이미 개발 중에 있습니다. 한 예로 BIPV(Building Intergrated Photovoltaics) 건물 일체형 태양광 발전 시스템으로 PV 모듈을 건축물의 외장재로 적용하여 태양전지를 통한 전력생산은 물론 디자인 요소, 건설비용 절감효과, 전력 생산을 통해 유지비 절약 등 많은 장점을 이끌 수 있습니다.
일본 후지 연구소의 조사결과에 따르면 전체 태양광 전지 2015년 전체 규모는 약 120조원 그 중 염료감응형 태양전지 규모는 2010년 올해 약 2000억원 정도이며 2015년쯤 약 2조원 정도의 규모로 확대되지 않을까 예상하고 있습니다. 엄청나죠? 이러한 규모의 기술력을 가만히 멍하니 바라만 봐서는 안될 것입니다.
삼성 SDI는 이에 대한 준비를 꾸준히 진행하고 있습니다. 그동안 보여주었던 끊임없는 투자는 언제가 좋은 빛을 발할 날이 올것이라고 믿습니다. 분발해 주길 기대해 봅니다.
