<사진. 집광 미러의 외관　
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

태양광을 개선하는 21개 방법: 장수명화 및 열이용

신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)는 2014년 7월 태양광발전시스템의 개선에 도움이 되는 21개 프로젝트를 개시한다고 발표하였다. 고정가격매입제도(FIT)의 도입 및 세계적인 부재 비용저감의 흐름을 통해 태양광발전의 대량 도입 사회를 지원할 필요가 높아지고 있다는 것에 대한 대응이다. 태양광발전시스템 중 수명이 가장 짧은 파워 컨디셔너의 개선 및 태양열의 동시 이용 등 시스템을 폐기하지 않고, 재활용하기 위한 기술개발 등을 추진한다.

21개 프로젝트는 크게 세 개로 나누어진다. “수명”, “열”, “재활용”은 각각 “태양광발전 시스템 효율 향상, 유지관리 기술개발 프로젝트”, “태양광발전 다용도화 실증 프로젝트”, “태양광발전 리사이클 기술개발 프로젝트”에 대응한다.

“태양광발전시스템 효율 향상 유지관리 기술개발 프로젝트”의 종합적인 목표는 주로 태양전지 이외의 주변기기(BOS, Balance Of System)의 성능을 높이는 것이다. 2018년 말까지 시스템 효율을 종래 방식과 비교하여 10% 이상 높이고, BOS 비용 전체를 10% 이상 저감 가능한 기술을 개발한다. 두 개를 조합시켜 발전비용으로 환산하여 2엔/kWh 이상의 삭감효과를 요구하는 프로젝트이다. 또 하나의 목표는 시스템의 진단기술에 관한 것이다. 설비의 자동진단 기술을 이용하여 2018년 말까지 유지관리비를 30% 삭감할 수 있도록 한다. 발전비용으로 환산하여 1엔/kWh 이상 삭감효과를 요구하고 있다.

“차세대 장수명 고효율 AC 모듈의 개발” 프로젝트는 다수의 태양전지 모듈을 1대의 PCS에 접속시키는 것이 아니라, 1장 1장의 태양전지 모듈 자체에 PCS 기능을 내장시키는 시도이다. 태양전지 모듈 1장씩 제어가 가능하기 때문에 통상적인 스트링식 PCS에 비해 그림자가 생기는 경우에도 높은 효율로 출력을 얻을 수 있으며, 나중에 모듈 1장 단위로 증설할 수 있는 장점이 있다.

케미톡스는 “저가격 가도 가변식 받침대의 개발에 의해 적설 시의 발전효율 향상”을 목표로 한다. 적설지역에서 겨울은 태양전지 모듈의 경사각을 수직으로 하고, 그 외 기가넹은 30도 정도로 변화시킬 수 있는 저가격 받침대를 개발한다. 이것에 의해 태양전지 모듈에서의 적설을 방지할 수 있으며 연간 발전량을 확보한다. 홋카이도 등의 지역에 설치한 태양광발전시스템에는 각도를 고려한 것이 많다. 그러나 각도를 변화시킬 수 있는 저가격 받침대는 아직 연구개발이 진행 중이다.

포헬프의 프로젝트는 “태양광 반사포를 이용한 솔라 쉐어링 발전소 시스템 효율 향상의 연구개발”이다. 농업과 태양광발전시스템을 조합시킨 솔라 쉐어링에 도움이 되는 기술이다. 동계 등 휴농기간에는 작물 재배를 하지 않기 때문에 태양광발전이 가능하다. 신축성이 있고 탈착 가능한 반사포를 개발하여 보다 많은 빛을 태양저니 모듈에 집중시킨다. 겨울에 반사포를 설치하기 위한 받침대도 제작하였다.

“태양광발전 다용도화 실증 프로젝트는 7개이며, 2013년에 채택한 12개의 프로젝트 중 추가 공모 1개와 태양광발전 고부가가치화 6개이다”. 추가공모분의 목표는 태양광발전을 도입할 수 있는 여지가 크지만, 도입이 추진되지 않은 농업관계를 개척한 것이다. 앞으로는 건물벽면과 경사지, 수상도 목표로 한다. 주택의 지붕에 설치한 시스템 및 메가솔라와 동등한 발전비용의 실현을 목표로 한다. 고부가가치화와 발전 이외의 기능 및 용도를 부가한 태양광발전시스템을 개발, 실증하는 것이다. 목표는 2020년까지 사업비용의 10배 이상의 시장규모를 실현하는 것이다.

태양광발전 고부가가치화 기술개발 사업은 열의 이용을 도모하는 프로젝트 3개와 그 외 3개로 나뉜다. 태양열만을 이용하는 제품은 “솔라시스템”으로서 시장에 나오고 있다. 태양에너지의 이용방법으로서 태양열이용은 뛰어나다. 왜냐하면 전력은 범용성이 있는 에너지 형태이지만, 열이 수요가 크기 때문이다.

현재 대량으로 도입된 태양광발전시스템은 장래, 교환, 폐기의 시기가 온다. 태양전지 모듈을 재활용하는 기술을 실현하고 있다. 앞으로는 보다 효율이 좋은 기술이 필요하다. 태양광발전 리사이클 기술개발 프로젝트의 목적은 시스템에 포함되어 있는 희소물질(유가물)을 폐기하지 않고, 판매하는 것이다. 그리고 유가물의 회수율 향상 및 가치가 높은 상태로 회수하는 것을 목표로 고순도화 기술도 개발한다. 프로젝트의 수치목표는 저비용화에만 한정되어 있다. 2014년 말까지 연간 200MW 처리한 경우의 분해 처리비용을 5엔/W 이하로 가능한 기술을 확립하는 것이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr