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“태양광 발전 대한민국 표준 만들겠다”
2005년 03월 25일 (금) 전기공업 webmaster@elenews.co.kr
에이시스, ‘집광형 태양광 발전시스템’ 개발

회사 옥상에 시험설비 가동 특허등록 완료

투자비용 50% 이하 절감·하반기 양산 돌입

향후 500배 고집광 발전시스템 개발 추진



에이시스가 국내최초로 개발해 태양전지 위쪽에 설치한 집광렌즈 park-30

태양전지 소모량 기존 대비 1/4로 획기적으로 줄여 park-31

이진근 에이시스 사장 등 임직원들이 태양열 발전설비가 설치된 건물 옥상에서 집광형 태양광 발전시스템이 태양광 발전의 대한민국 표준이 될 수 있도록 노력을 다할 것을 파이팅을 통해 다짐하고 있다. -park-32

집광형 태양광 발전시스템을 설명하고 있는 이진근 사장 park-33





국내 태양광 발전시스템 시장의 역사가 새로 쓰여지고 있다.

대전 대덕밸리에 입주해 있는 (주)에이시스(www.asisi.co.kr 대표 이진근)는 지난 16일 태양광 발전에 집광렌즈(프레넬렌즈)를 이용한 ‘집광형 태양광 발전시스템’을 개발·완료하고 하반기부터 본격적인 양산에 돌입할 계획이라고 밝혔다.

에이시스에 따르면 에이시스가 자체 개발해 특허를 받은 집광형 태양광 발전시스템은 기존 시스템에 집광 렌즈를 부착해 태양전지에 입력되는 단위 면적당 태양 에너지를 5배 증가시키는 집광 능력을 가진 반면 투자비용을 30%이상 줄이는 등 전력생산 원가를 획기적으로 낮출 수 있다.

기존 태양광 발전시스템과 달리 집광형 태양광 발전시스템은 기존 태양전지를 가로 세로 10cm를 레이저 절단기를 이용해 태양전지를 분할해 설치하고 약 30cm 떨어진 위쪽에 집광렌즈를 부착하고 있다.

여기에 태양의 이동 경로에 따라 자동으로 위치를 조절하는 트래킹시스템인 태양 추적장치를 부착해 발전 효율을 더욱 높였다.

이진근 에이시스 대표는 “태양의 빛 에너지가 집광형 렌즈를 통과하면 집광 능력이 증폭돼 5배 이상의 빛 에너지를 만들어 내고 이 태양 에너지가 태양전지에 닿아 발전하는 원리로 가상의 태양전지를 만들어 내는 것”이라고 설명한다.

또 “시스템 개발 당시 태양광 발전 설비 건설에 들어가는 비용을 낮추는데 초점을 뒀다”며 “기존 발전시스템과 비교해 20~30% 정도 투자비를 절감할 수 있지만 이에 따른 실질 투자비는 50% 정도 줄일 수 있는 반면 전력생산 원가를 현저히 낮출 수 있다”고 덧붙인다.

3MW를 기준으로 할 때 기존 태양광 발전설비는 250억~300억원 정도가 소요되며 수익분기점도 10년 이상이 되지만 에이시스가 개발한 시스템을 적용할 경우 170억~200억원 정도의 건설비가 소요되며 수익분기점도 5년이면 충분하다. 특히 일조량 등을 고려할 경우 연간 40억~45억원 정도의 전력도 생산할 수 있다.

현재 에이시스는 회사 옥상에 0.24kW 용량의 집광형 태양광 발전시스템을 설치, 집광렌즈를 부착한 태양전지와 부착하지 않은 태양전지를 동시에 놓고 실시간으로 발전효율을 분석, 자사가 개발한 시스템의 우수성을 입증하고 있다.





집광형 태양광 발전 시스템 개발까지



에이시스가 집광렌즈를 이용한 태양광 발전시스템을 국내 최초로 개발하게 된 배경에는 한 태양광 발전업체의 제안에서 시작됐다.

기존 태양광 발전시스템은 초기 시설투자비가 많이 소요되는 반면 정부지원은 발전된 전력을 사들이는 요금에 한정되어 있어 수익성이 현실적인 문제로 대두됐기 때문이다.

이에따라 에이시스는 기존 태양광 발전시스템의 투자비 가운데 50~55%를 차지하는 태양전지 등 투자비를 최소화하는 방향에 중점을 두고 연구개발을 진행하는 가운데 기존 태양전지를 이용하면서 어떻게 하면 효율을 높일 수 있는가 고심을 하다 집광렌즈(Fresnel Lens) 접목이라는 방안을 도출했다.

집광렌즈를 이용해 기존 태양전지에 단위 면적당 입력되는 태양 에너지를 5배로 증가 시키는 쾌거를 올린 것이다.

특히 집광렌즈를 이용한 태양광 발전시스템을 이용해 태양광 발전시설을 건설할 경우 태양전지 소모량을 1/4로 줄이고 그만큼 투자비 절감과 동시에 전력생산을 획기적으로 높일 수 있게 된 것이다.

이는 이진근 대표를 비롯한 에이시스 직원들이 우리별 위성 개발 등에 참여한 국내 최고의 베테랑 연구진들이어서 가능했던 부분으로 에이시스의 집광형 태양광 발전시스템이 상용화 될 경우 초기 투자비 소요가 많은 태양광 발전 시장의 대 변화가 예상된다.

이진근 대표는 “태양광 발전 시스템에서 태양전지가 차지하는 투자비를 최소화 하는 것에 중점을 기존의 실리콘 태양전지를 활용하는 방향으로 연구개발을 진행했다”며 “단 하나의 실수도 용납하지 않는 인공위성 개발에 참여하면서 리스크를 최소화 하는 법을 배웠기에 집광형 태양광 발전시스템에 대해 확신을 가지고 있다”고 말한다.

에이시스는 현재 5배 효율의 집광형 태양광 발전시스템에 만족하지 않고 향후 30억원의 연구개발비를 투자해 40~50배의 중집광시스템과 500배 이상의 고집광 시스템 개발을 추진하고 있다.

이광호 부사장은 “이미 이론적 근거를 확보하고 실현하는 단계에 돌입했다. 여기에는 기존의 태양전지가 아닌 고집광 태양전지를 활용할 것”이라며 “집광형 태양광 발전시스템의 특허 등록 완료와 함께 태양전지의 열을 식힐 수 있는 방열기술 또한 가지고 있어 태양광 발전시스템의 허점으로 지적받고 있는 열 발생 문제를 완벽히 제거한다면 가능한 일”이라고 말한다.





해외 집광형 태양광 발전시스템 현황

해외에서는 이미 1990년대 후반부터 집광형 태양광 발전시스템 개발이 진행돼 왔으며 반사경을 이용하거나 집광렌즈를 이용해 태양광을 모으는 시스템이 개발돼 시범 운영 중에 있다.

지난 2002년 유럽연합은 자체 프로젝트를 실시해 반사경을 이용한 집광형 발전시스템을 일부 국가에서 적용해 오고 있으며 현재 EU기업 중 매출액 1위인 영국의 석유회사인 BP(B갸샤노 Petroleum)가 주도하고 있는 반사경을 이용한 집광형 태양광 발전시스템을 스페인과 독일, 그리스 등에서 운영하고 있다.

이 시스템은 기존 시스템과 비교해 약 2배 정도의 효율을 높일 수 있는 것으로 알려져 있다.



태양광 발전시스템은

태양광 발전시스템은 태양을 반도체 소자인 태양전지판에 쏘이면 전기가 발생하는 원리인 광전자 효과(photovoltaic effect)를 이용하고 있다.

지난 1954년에 Bell 연구소에서 4%의 효율을 내는 최초의 결정질 실리콘 태양전지가 만들어진 이후 인공위성의 통신용 전원과 무선중계소, 등대 등에 응용됐지만 가격이 비싸 보급에 한계를 나타냈다.

태양광 발전 보급이 가속화 된 것은 지난 1970년대 오일 쇼크 이후 미국을 중심으로 태양전지의 연구개발 및 상업화에 수십억 달러가 투자되면서 확대됐고 현재 미국, 일본, 유럽을 중심으로 보급이 가속화 되고 있다.

태양광발전 시스템은 태양전지(Sollar Cell)로 구성된 모듈(Module)과 제어기, 축전지 및 인버터로 구성된다.

태양전지 제조기술은 태양전지 종류에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 분류하고 있으며 현재 상용화 돼 사용되고 있는 태양전지는 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지 등이다.

태양전지의 에너지변환효율은 단결정 실리콘 태양전지가 18%, 다결정 실리콘 태양전지가 15%, 비정질 실리콘 태양전지가 10% 정도로 나타나고 있으며 가격도 단결정 실리콘이 가장 비싸고 다결정, 비정질 순으로 저렴하다.



에이시스는

에이시스는 지난 2002년 12월 설립된 전자광학분야 전문 벤처기업이다.

에이시스 직원들은 10여명으로 한국과학기술원 인공위성센터에서 우리별 1호와 2호를 개발한 인력이 주축을 이루고 있으며 지난 2003년 9월에는 국내에서는 아직 생소한 전자광학분야에서 벤처기업 인증을 받았고 같은 해 정보통신부로부터 우수신기술로 인정받았다.

지난 1월 태양광발전용 집광렌즈 및 집광장치로 특허를 등록했으며 지난 2월에는 태양광 발전용 집광장치의 특허를 출원했다.
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