| >>2017.01.15 오리온, 세계 최대크기의 염료감응 태양전지 개발
오리온 김세연 대표는 염료감응 태양전지와 관련해“올 한해 모든 준비를 마무리하고 2018년에는 상용화의 신기원을 열겠다”고 포부를 밝혔다.
==제품 양산화 ‘카운트 다운’
[솔라투데이 박관희 기자] 오리온은 2002년 12월 대우그룹 계열사인 오리온전기에서 분사하며 종합 디스플레이 명가로 두각을 나타냈고, 이런 기술과 경험을 바탕으로 미래 먹거리에 대한 새로운 도전에 나서게 된 것이 3세대 태양전지 기술로 각광받고 있는 염료감응 태양전지 분야이다. 2012년부터 본격적인 사업 준비과정을 거쳐 현재까지 연구개발에 매진하고 있다.
==신뢰성 목표를 달성했다
염료감응 태양전지(Dye Sensitized Solar Cell : 이하 DSSC)는 식물의 광합성 원리를 이용한 소자로 제조공정이 간단하고 제조원가가 낮다. 여기에 저탄소배출이라는 친환경 특성을 갖추고 있어 차세대 태양전지로 기대되는 제품이다.
DSSC는 기존 실리콘 태양전지와는 달리 건축물이나 창호에 직접 응용이 가능한 ‘도시형 태양광발전 시스템’이기 때문에, 건물일체형 발전시스템(BIPV) 분야 응용에 기대되고 있다. 거듭된 연구로 탄생한 최신 기술을 접목해 세계 최대 사이즈의 DSSC 개발에 성공했고, 특히 지난해 상반기에는 상업화의 최대 난제였던 신뢰성 목표도 달성했다.
광전기화학 태양전지는 아직 신뢰성 평가에 대한 기준이 마련되지 않아, 실리콘 박막계 태양전지의 신뢰성 평가 기준인 IEC61646에 준하여 평가가 이뤄지고 있다. 이 중에서 고온시험, 고온고습시험, 온도변화 사이클링 시험요건을 충족하면 태양전지로서의 장기 신뢰성이 확보된다고 판단하고 있다. 무수한 시행착오와 설계변경 등 오랜 연구와 경험들이 자양분이 돼 오늘의 결과를 이루게 됐다고 생각한다.
==기존 디스플레이산업 역량의 활용은
기존 DSSC의 최대 크기가 300ｘ300mm이다. 현재 자체적으로 개발한 920ｘ580mm 제품은 기존 제품 면적의 약 6배에 달하는 세계 최대 사이즈다. 특히 여러 개의 패널을 결합할 필요 없이 단일 패널로 모듈을 구성하기 때문에 원가와 효율이 대폭 개선됐다.
바로 이 점이 상용화 가능성을 높인 결정적 계기가 됐다. 사실 DSSC와 PDP의 제조 공정은 매우 유사한데, PDP 사업에서 축적된 기술과 제조 장비들을 십분 활용할 수 있다는 점도 경쟁 우위를 점하는 요인이 된다. 세계 각국의 기업들이 DSSC 개발에 뛰어들고 있지만, 유사한 소자의 양산 경험을 지닌 기업은 많지 않기 때문이다.
과거 PDP 분야에서 특화된 첨단 산업용 디스플레이를 세계 최초로 개발, 양산한 성공신화를 바탕으로 태양전지 분야에서도 다시 한 번 신기원을 이룰 준비가 되어있다.
==DSSC 산업체인의 선순환 구조가 필요하다
DSSC의 상용화가 진전되지 않았던 궁극적인 이유는, W당 가격으로 표현되는 발전효율과 시장에서 받아들여지는 가격간의 괴리 때문. 아직까지 DSSC 원재료 생산이 규모의 경제에 도달하지 못해 가격이 비싼데다 광전변환 효율도 낮고, 그 이면에는 신뢰성을 확보하지 못한 이유가 숨어 있다고 하겠다.
시장에서 상용화 가능성을 의심하지 않게 되면, 염료나 전해질과 같은 원재료 업체를 비롯한 관련 산업 체인이 빠른 속도로 진출할 것으로 생각된다. 그런 상황이 조성되면 기초 물질들이 자연스럽게 고효율화 되고, 가격은 자연스럽게 내려가며 이는 다시 원가 경쟁력 상승으로 이어져, 관련 산업 체인들이 선순환하는 과정을 볼 수 있게 된다.
이번 상용화 진전으로 그간 주춤하던 DSSC의 연구개발이 다시 활성화되고, 연관 산업 분야가 동반 성장할 수 있기를 기대한다.
==정책적 지원이 되고 있는가
DSSC는 아직 시장의 메인스트림인 실리콘 태양전지와 직접적인 비교를 할 수 없는 효율과 가격적인 면에서도 한계를 갖고 있다.
분명한 것은 실리콘 태양전지의 단점을 보완하기 위해 DSSC가 개발되었고, 본격적인 상용화 보급체제를 갖추게 되면 본래 특성대로 투자비도 절감되고, 가격도 낮출 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 당분간은 DSSC가 실리콘 태양전지를 대체하는 대체재가 아니라, 건축일체형 창호용 태양전지(BIPV) 등 자신의 고유 시장영역을 가진 실리콘 태양전지의 보완재라는 점이다.
태양광 산업에 대한 정부의 정책적 지원은 REC 제도뿐 아니라 그린에너지 전반에 걸쳐 확대될 것이 분명하고, 특히 제로에너지빌딩과 같은 DSSC에 적합한 지원 정책도 병행되고 있어 이런 정책적 이점들을 활용해 시장성을 넓혀갈 계획이다.
==이제 양산화만 남았다
DSSC 개발과 동시에 양산화에 필요한 준비작업도 상당부분 진행됐다. 국내외 연구소에서 오랜 기간 DSSC 관련 연구개발을 진행해 왔지만, 아직 본격적으로 상용화에 나서는 기업이 많지 않은 현실에 비하면 상황이 좋은 편이다.
이제 남아있는 과제는 양산화 준비 작업을 마무리할 수 있는 시험생산 단계의 운영자금 투입과 현재 보유한 생산시설을 개선해 나갈 투자비의 적기 투입이다. 관련 총 투자비는 약 2,000억원에서 3,000억원으로 추산되고 있다. 기존 시설을 최대한 활용한 탓에 신설라인의 십분의 일 규모의 투자비용이 소요된다.
구축된 인프라와 지금까지 도출한 성과를 바탕으로 2017년에는 셀의 효율 개선을 중점적으로 추진할 예정이고, 이를 위해 화학기술 기반의 재료 업체와 협력을 강화해 나갈 계획이다.
시장 진입 측면과 관련 국책연구개발 3차년도 과제가 완성되는 2018년을 본격적인 상용화 시기로 잡고, 모든 자원과 역량을 집중할 계획이다. 솔라투데이 박관희 기자(editor@infothe.com)
===>2016.06.24 오리온, 염료감응 태양전지 장기 신뢰성 확보해 연내 양산화 추진//오리온은 지난 2009년부터 염료감응형 태양전지 사업을 준비하고, 연구 개발을 진행해 왔는데 염료감응형 태양전지의 세계 최대 사이즈인 920×580mm 개발을 성공한 데 이어, 이번에 동일 사이즈 모듈로서 세계 최초로 장기 신뢰성 평가를 통과했다.
염료감응 태양전지 상용화 길 열렸다! 차세대 태양전지, 일상에서 확인 가능!
식물의 광합성 원리를 이용한 염료감응형 태양전지(DSSC)는 현재 주력으로 사용되는 실리콘 태양전지와는 근본적으로 다른 소자인데, 제조공정이 간단하고 제조원가가 낮은 데다 투과성이 있고 다양한 색상과 무늬를 구현할 수 있어 차세대 태양전지로 기대되고 있다.
이러한 다양한 장점을 지닌 염료감응형 태양전지가 그동안 상용화로까지 발전하지 못한 이유는 장기 신뢰성을 확보하지 못한 것이 최대 원인이었다.
염료감응형 태양전지는 아직 전 세계적으로 신뢰성 평가법에 대한 기준이 마련돼 있지 않아, 실리콘 박막계 태양전지의 신뢰성 평가 기준인 IEC61646에 준해 평가가 이뤄지고 있는데, 이 중에서 고온시험, 고온고습시험, 온도변화 사이클링 시험 등이 우선적인 평가 항목으로 요구되고 있다.
오리온은 이번에 자사의 대형 모듈을 대상으로 상기 신뢰성 시험을 외부 기관에 의뢰해 평가받은 결과, 통과 요건을 만족해 염료감응형 태양전지 분야의 염원이었던 장기 신뢰성 확보를 실현했다.
그동안 염료감응형 태양전지의 장기 신뢰성은 소형 사이즈의 서브 모듈에서만 검증이 돼왔고, 상업화가 가능한 수준의 대형 사이즈에서는 전 세계적으로 검증된 바가 없었다.
1991년 스위스 연방기술원(EPFL) 화학과의 마이클 그랏젤 교수가 그 가능성을 최초로 확인한 이래, 각국의 수많은 기업과 연구기관에서 연구개발 활동을 지속해 왔으나 해소하지 못했던 염료감응형 태양전지의 장기 신뢰성 확보 과제가 우리나라 중소기업에 의해 해결된 것은 세계적으로 놀랄 만한 쾌거로 평가된다.
오리온은 이번 성과를 바탕으로 연내 본격적인 양산화를 추진한다는 계획이다. 오리온의 양산화 계획이 현실화되면 그동안 실험실 수준에 머물던 염료감응형 태양전지가 우리 일상에 응용되는 날이 앞당겨질 것으로 기대된다.
또한, 오리온은 산업통상자원부에서 지원하는 다자 간 유럽 기술 협력사업인 ‘유로스타 2’에 국내기업으로는 최초로 주관기업으로 선정돼, 염료감응형 태양전지 공동 개발 프로젝트인 ‘MOSAICS’를 수행하고 있다.
이 프로젝트는 유럽 4개국(덴마크, 스웨덴, 스페인, 터키)의 태양전지 관련 기업과 국내 3개 기업 및 연구소(오리온, 에너지기술연구원, 중앙대학교)가 공동 참여해 수행하는 과제로서 2015년부터 3년간 진행된다.
4월 30일부로 1차년도 사업이 완료되면서 오리온은 염료감응형 태양전지의 효율 개선에 필요한 기반기술을 확보할 수 있게 됐는데, 특성 개선과 합성법 변경에 의한 최적화된 염료, 염료 순환흡착 방법, 장기 안정성이 확보되는 전해질, 광흡수율 향상을 위한 표면처리 기술 등이 그것이다.
이 프로젝트에서 주관기업인 오리온은 참여기관들로부터 제공되는 기반기술을 적용해 염료감응형 태양전지 성능 향상에 활용하고, 참여기관들은 제공된 기술이 실제 제품에서 어떠한 효과를 발휘하는지 테스트해볼 수 있어 주관기업과 참여기관들이 함께 연구성과를 공유할 수 있는 시너지를 발휘할 것으로 기대하고 있다. SOLAR TODAY 이 서 윤 기자(st@infothe.com)
===>16-08-23 오리온, “염료감응 태양전지 상업화 멀지 않아” //오리온은 지난 50여년 간 국내 디스플레이 산업을 선도해 온 기업으로, 이 분야에서 축적된 기술과 노하우를 바탕으로 미래 전략 사업인 태양광 사업을 준비해 왔다. 제품 개선에 반영할 계획이다.
2009년부터는 친환경 소재인 염료감응 태양전지 연구개발을 시작했다. 그동안 회사가 개발한 최신 기술을 접목해 세계 최대 사이즈의 염료감응 태양전지 개발에 성공했다. 특히, 올해 상반기에는 상업화의 최대 난제였던 신뢰성 목표를 달성해 눈길을 끈다.
염료감응 태양전지는 기존 실리콘 및 박막 태양전지와 비교해 광투과성 및 다양한 색채 구현성을 가지는 것이 가장 큰 특징이다. 또한, 건축용 창호를 비롯한 BIPV, 광투과형 방음벽, 유리 온실 등에 적용하기에 적합한 제품이다.
이 회사의 염료감응 태양전지는 1장으로 세계 최대 사이즈(920×580mm)를 구현, 상업적 이용 가치가 크다. 뿐만 아니라, 적용하는 염료의 종류에 따라 다양한 색상과 미려한 패턴을 구현할 수 있어 심미적 효과를 최대로 발휘한다.
오리온의 유성재 연구소장은 “이번 전시회에서 현재 시장의 메인 스트림인 결정질 태양전지와는 다른 차세대 염료감응 태양전지의 특징을 확인하고, 이 제품이 어떻게 다양한 응용분야에 적용될 수 있는지 관심을 가지고 관람하는 것이 좋다”고 전시회 관전 포인트를 제시했다.
오리온은 이미 염료감응 태양전지의 상업화를 위한 기초기술 개발과 생산 기반을 완비했다. 그는 “지금까지의 연구개발 성과를 바탕으로 하반기부터는 본격적으로 국내 및 해외에서 다양한 시범·실증 사업 등을 펼쳐 나갈 것”이라면서, “시장의 요구를 확인하고 상업화를 위한 모든 준비 작업을 차근차근 진행할 예정”이라고 말했다.
이번 전시회를 통해 시장 진입을 위한 검증과 조사 작업을 심도 있게 진행하고, 그 결과를 제품 개선에 반영할 계획이다.
유성재 연구소장은 “상업화 개시 이후의 중장기 투자 계획도 이미 수립했다”면서, “당사의 최대 강점은 기존 보유자산을 최대한으로 활용하는 것이기 때문에, 일단 상업화 단계에 진입하면 즉시 대량 생산체제의 운영이 가능하다”고 강조했다.
아울러, “투자 분야에서 이미 문호를 개방하고 있어 향후 기술과 영업 교류 측면에서 전 세계 시장을 대상으로 다양한 협력 기회가 있을 것으로 보인다”면서, “당사는 기존 디스플레이 사업 분야에서 이미 전 세계 80여개 국가에 영업 네트워크를 구축하고 있다”고 전했다.
===>2016.05.18 염료감응형 태양광전지, 한국이 선도한다
경북 구미시 국가산업단지 소재 첨단 디스플레이 전문 제조기업 ㈜오리온(대표 김세연)이 4월 30일부로 유로스타2의 1차 년도 사업이 완료됐다고 밝혔다.
㈜오리온은 국내 기업으로는 최초로 범유럽권 최대의 기술개발(R&D) 네트워크인 유레카(EUREKA)가 진행하는 중소기업 R&D 프로그램 유로스타(EUROSTAR)2의 주관기업으로 선정되어 염료감응형 태양광전지 공동 개발 프로젝트인 ‘MOSAICS’를 수행하고 있다.
이 프로젝트는 유럽 4개국(덴마크, 스웨덴, 스페인, 터키)의 태양광전지 관련 기업과 국내 3개 기업 및 연구소(㈜오리온, 에너지기술연구원, 중앙대학교)가 공동 참여하여 수행하는 과제로서 2015년부터 3년간 진행된다.
이번 1차 년도 사업을 통해 ㈜오리온은 특성 개선과 합성법 변경에 의한 최적화된 염료, 염료 순환흡착 방법, 장기 안정성이 확보되는 전해질, 광흡수율 향상을 위한 표면처리 기술 등 염료감응형 태양광전지의 효율 개선에 필요한 기반기술을 확보할 수 있게 됐다고 밝혔다.
㈜오리온 관계자는 “참여기관들로부터 제공되는 기반기술을 적용해 염료감응형 태양광전지 성능 향상에 활용하고, 참여기관들은 제공된 기술이 실제 제품에서 어떠한 효과를 발휘하는지 테스트해볼 수 있어 주관기업과 참여기관들이 함께 연구성과를 공유할 수 있는 시너지를 발휘할 것으로 기대된다”고 말했다.
또한, 기반기술 확보 외에도 유럽 3개 지역(덴마크, 스페인, 터키)에 실증 테스트까지 진행할 수 있게 되어 기술적 역량 증대와 마케팅 효과까지 누릴 수 있을 전망이다.
㈜오리온 측은 “유로스타는 단순한 R&D 협력에 머물지 않고, 기술뿐 아니라 사업화와 시장개척 단계까지 비즈니스 파트너로 발전하게 됨으로써 유럽시장 진출이 촉진되는 효과도 발휘된다”며 “금번 유로스타 협력사업을 통해, 양질의 해외 파트너를 확보하고 개발 네트워크를 확보한 것으로 자체 평가하고 있다”고 전했다.
유로스타2는 2곳 이상의 회원국이 공동 과제를 신청하면 유레카(유럽첨단기술연구공동체) 본부가 자격을 승인하고 각국 정부가 예산을 지원하는 형태로 진행된다. 이 프로그램의 최대 장점은 세계 최대의 R&D 네트워크를 단기간에 확보할 수 있다는 점이다.
2009년부터 유레카 준회원국이 된 우리나라는 2014년 1월부터 유로스타2 참여가 확정됐으며, 산업통상자원부 산하 한국산업기술진흥원(KIAT)이 유레카, 유로스타2 참여 지원사업을 주관하고 있다.
한편, ㈜오리온은 1차년도의 협력 성과를 토대로 5월부터 진행되는 2차년도 사업에서도 소기의 성과를 도출함은 물론, 유럽지역에서의 판매 교두보를 마련한다는 계획이다. [매경닷컴]
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>>2014.04.28염료감응 태양전지용 고효율 유기염료==강진규 DGIST(대구경북과학기술원) 센터장 개발.. 세계 최고수준 11.2% 달해
국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 염료감응 태양전지의 광전변환효율을 끌어올릴 수 있는 새로운 유기염료를 개발했다.
DGIST(대구경북과학기술원) 차세대융복합연구센터 강진규 센터장은 염료감응 태양전지의 광전변환효율을 세계 최고 수준인 11.2%로 향상시킬 수 있는 고효율 유기염료를 개발하는데 성공했다고 28일 밝혔다.
지금까지 유기염료를 활용한 염료감응 태양전지의 광전변환효율은 10.7%가 최고였다.
연구팀은 넓은 파장의 영역에서 빛을 흡수할 수 있도록 광흡수 영역이 확장된 새로운 유기염료를 설계ㆍ합성해 종전에 비해 효율이 0.5% 가량 높은 염료감응 태양전지를 구현했다.
염료감응 태양전지는 유기염료와 나노기술을 활용해 식물의 광합성 원리를 모방해 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 작동하는 태양전지다. 유기금속 염료를 사용한 염료감응 태양전지는 유기염료에 비해 가격이 다소 비싸고 광흡수 능력이 낮아 상용화에 어려움이 있었다.
강진규 센터장은 "유기염료만을 사용해 세계 최고 수준의 광전변환효율을 구현했다는 데 의미가 있다"면서 "앞으로 효율을 높이는 연구와 함께 안정성과 대면적에서도 구현이 가능한 염료감응 태양전지 개발을 통해 상용화를 앞당기겠다"고 말했다.
이 연구는 산업통상자원부의 소재원천기술개발사업 중 `염료감응 태양전지 유기염료의 광흡수영역 확장기술' 관련 과제 지원을 받아 진행됐다.이준기기자 bongchu@
===>새로운 포르피린 유도체로 다양한 치환기를 도입하여 광전변환효율을 극대화
기술동향 § 염료감응 태양전지 기술은 전기화학적 원리에 의해 전기를 생산하므로, 이론 효율이 33%에 이르고, 친환경적이어서 미래의 그린에너지로 가장 적합한 태양전지로 기대
------염료감응 태양전지//식물의 광합성 작용을 모방하여 만든 전지로써, 빛을흡수하는염료분자가 화학적으로 흡착된 나노 입자반도체산화물전극에 태양빛이 흡수되면 염료 분자는 전자를 내놓고 이를 통해 전류를 생성//§ IT(장치제어기술) § ET(태양에너지 ) § NT(나노입자) § 2015년까지 1.5GW로 태양광 내수시장 확대 § 신재생 에너지 내수시장 창출 ㆍ확대로 대규모신규투자를 유도하고,일자리 확대 기대
>>2017-04-17 태양광발전, 진짜 볕들 날은 ‘태양전지’에 달렸다
[한겨레] [미래] ‘백가쟁명’ 태양전지 개발 경쟁---태양광발전 용량은 ‘원전 228기’---전기공급 비중은 아직 1% 그쳐---“2020년대 초반 발전단가 역전”---지구에 도착하는 태양에너지는 연간 석유 소비량 무려 1만배---무진장 꺼내 쓸 수 있는 노다지---실리콘 태양전지는 값비싼 게 흠---염료감응·유기전지는 효율 낮아---페로브스카이트전지 급성장 눈길----한국 연구팀이 최고 효율로 선두----‘효율·값·내구성’ 세 토끼 잡을까
【2020년이면 세계 태양광 시스템 평균가격이 1W당 1달러 미만까지 떨어져 이른바 ‘그리드 패리티’(태양광 발전 단가가 화석연료 발전 단가와 같아지는 시점)에 진입할 것으로 예상된다. 하지만 태양광 발전 효율은 아직 20%대에 머물고 시스템 가격도 비싸다. 태양광 시대의 주역을 맡으려 각양각색의 태양전지가 각축 중이다.】
전 세계에 설치된 태양광 발전 용량은 2015년 228기가와트(GW)에 이르렀다. 원전 228기에 맞먹는 전력량이다. 2012년에 처음 100GW를 넘은 뒤 3년 만에 두배로 늘었다. 2015년에만 51GW가 새로 설치됐다. 우리나라는 지난해 904메가와트(㎿)가 늘어 누적 용량은 4519㎿(한국에너지공단 신재생에너지센터 추정치)로 집계됐다. 2012년 295㎿와 비교하면 15배로 증가한 것이다. 태양광 발전은 ‘광속 성장’ 중이다.
한국수출입은행 해외경제연구소는 “2016년 1분기 세계 태양광 시스템 평균가격이 전년도보다 7% 하락한 와트당 1.2달러를 기록했다”며 “2020년에는 1달러 미만으로 내려갈 것”이라고 전망했다. 세계 신재생에너지 동향 정보를 제공하는 포털 사이트 ‘재생에너지월드’(renewableenergyworld.com)는 “태양광 발전 단가가 화석연료 발전 단가와 같아지는 ‘그리드 패리티’에 스페인과 미국, 인도 등은 조만간, 중국과 남아프리카공화국은 2020년께 도달할 것이다. 나머지 국가들도 2020년대 초반이면 모두 진입할 것”이라고 예측했다. 미국 애리조나주는 이미 이 단계에 이르러 태양광 발전 시스템의 자발적 설치가 급증하고 있다. 독일에서는 정부 보조금을 없앴음에도 꾸준히 태양광 발전 용량이 늘고 있다.
===화석연료에서 태양광으로의 전환시대
인류는 석기 시대에서 청동기, 철기 시대로 진보해 왔듯이, 화석연료·원자력 시대에서 태양광 시대로 옮아가는 전환시대에 들어서고 있다. 석기 시대가 종말을 맞은 건 돌이 사라졌기 때문이 아니듯, 태양광 시대로의 전환은 석유·우라늄 고갈이 아니라 태양전지의 효율과 가격의 획기적 개선에 달려 있다. 석상일 울산과학기술대(유니스트) 에너지 및 화학공학부 교수는 “커피머신처럼 집에 직접 설치해 이익이 생긴다고 하면 태양전지를 스스로 설치할 것이다. 관건은 태양전지의 에너지 변환 효율을 높이면서 동시에 가격을 낮추는 일”이라고 말했다.
지구에 도달하는 태양 에너지를 전력량으로 환산하면 약 1억2500만GW에 이른다. 석유로 환산하면 100조톤이다. 2013년 세계 화석연료 연간 소비량이 석유로 환산해 110억4천만톤인 것과 비교하면 인류가 받는 태양 에너지는 1만배에 이른다. 한국에너지경제연구원 분석으로, 우리나라의 태양광 기술적 잠재량은 설비용량의 경우 7451GW, 석유로 따지면 8억7천만톤에 해당한다.
하지만 구슬이 서말이라도 꿰어야 하듯이, 태양 에너지를 사용하려면 전기로 바꿔야 한다. 태양광을 전기 에너지로 바꿔주는 태양전지 원리 곧 ‘광전효과’는 1893년 프랑스 물리학자 에드몽 베크렐이 처음 발견했다. 광전효과는 반도체에 빛을 쪼이면 전자가 튀어나와 양쪽 극으로 이동하면서 전류가 생성되는 현상을 말한다. 초기 태양전지는 셀레늄(Se)을 이용했는데 효율이 1~2%에 불과했다. 본격적인 태양전지 개발은 1954년 미국 벨연구소가 실리콘(Si) 기반의 태양전지를 만들어 효율을 4%까지 끌어올리면서 시작됐다. 하지만 (실리콘)태양전지의 효율은 아직 20%대에 머물고 태양전지 시스템 가격도 시장이 원하는 만큼 낮아지지 않고 있다. 국제에너지기구 태양광발전분과의 ‘2015년 세계 발전원별 전기 공급 비중’ 자료를 보면 태양광 발전은 전체의 1.2%만을 담당하고 있다. 여전히 세계 전기 수요의 76%는 화석연료와 원자력에 의존하고 있다. 그리드 패리티를 눈앞에 둔 성적표로는 보잘것없다.
미국 에너지부 산하 ‘에너지 효율 및 신재생에너지 사무국’(EERE)이 발간하는 <2015 신재생에너지 보고서>에서 분석한 태양전지 시장은 1세대인 실리콘계(결정질)가 93%(다결정계 69%, 단결정계 24%)를 차지하고 있다. 실리콘계는 재료가 흔하고 튼튼하다는 장점 때문에 일찌감치 태양전지의 안방을 차지했다. 일반적으로 태양광 발전을 소개할 때 제시되는 벼 모판처럼 생긴 네모난 모양의 태양전지는 대부분 실리콘계 결정질 태양전지다. 실리콘은 모래에 들어 있다. 석영(차돌)인 실리카(SiO₂·이산화규소)에서 산소만 떼어내면 실리콘이 된다. 문제는 산소를 제거하는 데 엄청난 에너지가 소비된다는 데 있다. 철광석(FeO₃)에서 철을 떼어내려 코크스를 태워 용광로에서 녹이는 것처럼, 실리카를 전기아크로 안에 넣고 1500~2000도의 열을 가해 녹여야 한다. 고온에서 휘발성 화합물로 정류해야 고순도 실리콘이 얻어진다. 태양전지에 쓰이는 실리콘은 99.×%에서 소수점 이하 9가 9~11개에 이를 정도의 높은 순도를 지녀야 한다. 실리콘 태양전지는 자기 자신을 만드는 데 너무 많은 에너지를 쓴다. 화석연료의 온실가스 배출 문제를 해결하는 신재생에너지를 얻기 위해 막대한 화석연료 에너지를 써야 하는 역설적인 상황이다. 투자비가 큰 만큼 오래 써야 이익이 되는 점도 실리콘 태양전지의 한계다.
세계 태양광 시장은 결정질 태양전지의 아성에 좀더 저렴하게 생산할 수 있는 박막형 태양전지들이 도전장을 내밀고 있는 형국이다. 염료감응 태양전지와 유기 태양전지 등 연구 단계에 머물고 있는 것도 있지만 실리콘 박막(2%), 카드뮴-텔루라이드(CdTe·2%), 구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물(CIGS·3%) 태양전지는 상용화해 전체 태양광 시장의 7%를 감당하고 있다. 박막형 태양전지는 큰 면적으로 제작할 수 있고 건물 벽처럼 태양과 직각을 이루지 않아도 되는 등 여러 장점이 있지만 효율이 낮아 확산되지 못하고 있다. 실리콘 결정질 태양전지의 경우 적당한 온도(15도 안팎) 환경과 직사광선이 유지돼야 최고 효율이 나온다. 광합성을 본떠 빛을 쬐면 표면의 염료 분자가 전자를 내어 전기를 생산하는 염료감응 태양전지(DSSC)는 실리콘계보다 제작비가 20~30%에 불과해 주목을 받았지만 등장한 지 수십년이 지났음에도 효율(광전효율)이 12%대에 머물러 있다.((그러나 실리콘계태양전지에 비해 나은 것 아닌가??)유기 태양전지는 의복을 짜는 것처럼 제작단가가 싼 반면 효율이 낮고 물성이 낮아 오래 쓰지 못하는 한계가 있다.
===미국 재생에너지연구소(NREL)의 태양전지 효율 현황판.--페로브스카이트전지 2018년 상용화 첫단추 예측
근래 들어서는 무기계와 유기계의 장점을 결합한 하이브리드형 태양전지 연구가 주목을 받고 있다. 대표적인 것이 페로브스카이트 태양전지다. 페로브스카이트라는 용어는 특정 화학구조를 뜻하는 것으로, 러시아 광물학자 레프 페롭스키가 천연광석인 티탄산칼슘(CaTiO₃)에서 처음 발견했다. 페로브스카이트 물질을 염료 대신 태양전지에 처음 적용한 건 2009년 일본 연구팀이었지만 효율이 3~4%에 불과해 관심에서 멀어졌다. 이 물질이 다시 주목을 받은 건 2012년이다. 그해 한국-스위스 공동연구팀과 영국-일본 연구팀, 석상일 교수 연구팀 등 세 그룹이 거의 동시에 페로브스카이트 태양전지 연구성과를 <사이언스> 등 과학저널에 발표했다. 하지만 석 교수팀은 나머지 두 그룹의 태양전지가 염료감응 태양전지에 페로브스카이트 물질을 적용한 것과 달리, 동작 원리는 실리콘 태양전지와 같으면서 재료는 페로브스카이트를 사용한 새로운 방식의 태양전지를 개발했다. 현재 미국 재생에너지연구소(NREL)의 태양전지 효율 현황판에 페로브스카이트는 최대 효율이 22.1%로 기록돼 있다. 석 교수팀이 지난해 달성한 것으로, 실험실에서는 효율이 22.6%까지 측정됐다고 석 교수는 밝혔다. 실리콘 결정질 태양전지와 비슷한 효율이지만 7년 만에 5배라는 성장속도는 여느 태양전지를 훨씬 뛰어넘는다. 2015년에는 <사이언스>의 10대 주목받을 기술에 오르고, 지난해에는 세계경제포럼(WEF)이 선정한 10대 유망기술에 뽑혔다.
하지만 페로브스카이트 태양전지는 유독성인 납이 재료에 들어가고 습기에 약하며 내구성 보장이 안 된다는 지적을 받고 있다. 석 교수는 “지난해 <네이처 에너지>에 실린 리뷰논문을 보면 페로브스카이트 태양전지에 필요한 납은 1㎡·1㎝에 0.4g 정도여서, 태양전지를 들판에 설치해 재해나 재난으로 땅속에 스며들었다고 해도 자연적으로 존재하는 납(0.3~1.2g/㎡·㎝)에 훨씬 못 미친다”고 말했다. 석 교수는 수분에 대한 취약성은 캡슐화로 쉽게 극복할 수 있을 것으로 보고 있다. 석 교수팀은 지난달 30일(현지시각) <사이언스>에 게재한 논문에서 새로운 재료와 공정으로 내구성을 획기적으로 높일 수 있는 저온합성법을 개발했다고 밝혔다. 국제시장분석기관인 아이디테크엑스(IDTechEx)는 페로브스카이트 태양전지가 2018년 후반에 상용화되기 시작해 2021년께면 본격적인 양산단계에 들어설 것으로 전망했다. 이근영 선임기자 kylee@hani.co.kr,
>>2017-3/30 최고 안정성 가진 ‘페로브스카이트 태양전지’--석상일 UNIST 교수팀, 사이언스(Science) 30일자 논문 게재==21.2% 효율, 1000시간 유지되는 핵심 소재 및 저가 제조기술
제작비용이 낮고 효율은 높아 차세대 태양전지의 강력한 후보로 떠오른 ‘페로브스카이트(perovskite) 태양전지’에 높은 내구성까지 추가될 전망이다. 페로브스카이트 태양전지의 상용화가 빨라질 것으로 기대되고 있다.
UNIST(총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 석상일 교수팀이 세계 최고의 안정성을 가진 ‘무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지(이하 페로브스카이트 태양전지)’를 만들 수 있는 핵심소재를 개발하고, 저가로 제작하는 기술을 개발해 30일(미국 현지시간)자 사이언스(Science) 저널에 발표했다. 페로브스카이트 태양전지는 값싼 무기물과 유기물을 결합해 페로브스카이트 결정 구조를 가지면서도 화학적으로 쉽게 합성되는 소재로 만든 태양전지를 뜻한다. 페로브스카이트는 두 개의 양이온과 하나의 음이온으로 이뤄진 독특한 결정 구조체다.
페로브스카이트 태양전지는 값싼 화학소재를 저온에서 용액 공정을 통해 손쉽게 제조할 수 있다. 광전변환 효율이 22%으로 높아 기존 실리콘 단결정계 태양전지 수준의 높은 효율(~25%)을 낼 수 있는 차세대 태양전지 기술로 최근 크게 주목받고 있다.
* 태양전지 소재별 특징 및 광전변환 효율 비교
실리콘 단결정계 태양전지: 광석에서 고순도의 태양전지용 실리콘을 제조하는 데 대규모 투자와 많은 에너지가 필요해 제조비용이 비싸다. (현재 최고효율: 약 25%)
유기태양전지: 화학합성과 인쇄공정을 적용할 수 있어 저가로 제조가 가능하지만, 효율과 광안정성이 낮다는 게 단점이다. (현재 최고효율: 약 12%)
염료감응태양전지: 효율이 비교적 높고 저가로 제조 가능하지만, 액체전해질을 사용하므로 장기적으로 사용하기에는 안정성 문제가 있다. (현재 최고효율: 약 13%)
페로브스카이트 태양전지: 무기물과 유기물이 혼합된 페로브스카이트 구조를 갖는 물질을 이용한 태양전지로 효율이 높고, 제조비용이 저렴하다. (현재 최고효율: 약 22%)
석상일 교수팀은 이전에도 페로브스카이트 태양전지 관련 기술을 선도해왔다. 이번 연구는 이전의 성과(구조, 공정, 신조성 등)을 기반으로 진행됐다.
*연구진의 이전 연구성과
무-유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 플랫폼 구조 기술(Nature Photonics ‘13.5)
매우 균일하고 치밀한 페로브스카이트 박막 제조 신규 용액 공정 기술(Nature Materials ‘14.7)
고효율을 위한 페로브스카이트 결정상 안정화 신조성 개발(Nature ‘15.1)
고품질 페로브스카이트 박막 형성을 위한 신규 공정 기술 개발(Science ‘15.6) 등
이번 연구에서는 페로브스카이트 태양전지의 고효율화(21.2%)와 높은 광안정성을 모두 만족하는 광전극 소재를 저온에서 합성하는 방법을 개발했다. 광안정성은 빛에 오랫동안 노출돼도 재료의 성능이 떨어지지 않고 안정적으로 유지되는 성질을 말한다. 이번에 개발한 소재는 자외선을 포함한 태양빛에 1000시간 이상 노출돼도 안정적으로 효율을 유지했다. 광전극 소재의 합성도 기존(900℃ 이상의 고온)보다 훨씬 낮춘 200℃ 이하에서 진행할 수 있어 제작을 한층 수월하게 만들었다.
더 나아가 연속적이며 대량생산 공정이 가능한 ‘핫-프레싱(hot-pressing) 공법’을 새롭게 제안했다. 핫 프레싱 공법은 온도와 압력을 가해 두 물체를 단단히 점착시키는 방법이다. 이 기술은 고효율‧고안정성‧저비용의 방법으로 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 새로운 태양전지 제조 방법론이다.
석상일 교수는 “이번 연구는 새롭게 합성된 광전극 소재와 핫-프레싱이라는 공법을 결합해 제조비용을 기존 실리콘 태양전지의 절반 이하 수준으로 낮출 것”이라며 “21% 이상의 높은 광전효율과 뛰어난 광안정성을 모두 만족하는 무-유기 하이브리드 태양전지를 구현했다는 데 의미가 있다”고 말했다.
그는 이어 “국내 연구진의 고유 기술로 이뤄낸 이번 성과는 지난 20여 년간 저가 공정 전략을 내세운 기존 차세대 태양전지 기술의 낮은 효율과 안정성의 한계를 뛰어넘는 결과”라며 “대면적 연속공정에 대한 추가 연구를 통해 상용화가 기대된다”고 덧붙였다.
이번 연구는 석상일 UNIST 교수가 주도해 한국화학연구원(1저자: 신성식 박사(現 MIT 박사 후 연구원), 공동교신: 노준홍 박사(現 고려대학교 교수)) 등과 공동으로 수행했다. 연구 지원은 미래창조과학부 글로벌프런티어사업(멀티스케일에너지시스템연구단)과 기후변화대응사업을 통해 이뤄졌다. (끝)
논 문 명: Colloidally prepared La-doped BaSnO₃ electrodes for efficient, photostable perovskite solar cells
저자정보: 석상일 교수(교신저자/UNIST), 신성식 박사(제1저자/한국화학연구원, 現 MIT), 노준홍 박사(공동교신저자/한국화학연구원, 現 고려대학교)
멈춰서서 잠시 생각해 봅니다.
장외의 가시밭. 험난한 길 걷는 중에 문득 문득 발견하는 친구가 얼마나 소중한지요....
우리 각자는 모두 만들어져가는 완성을 향하여 가는, 천하보다 귀한 존재들이지요...
어찌하든지 이번 결례에도 불구하고 너그러이 포용해주신 리즌님께 감사드립니다.
모든 씨엘 주주님들, 밴드리더이신 리즌님-족장님 상호간에, 너그러이 다시 공감하고 동의하는 마음을 열어, 공동목표 삼은 바 그 일의 단계적 성취 위해 동행하며 한 곳 바라보기를 계속 이어나가십시다. 그래도 우리는 여전히 하나의 공동목표 향해 가는 한 배 탄 식구들이기 때문입니다.. 하기에, 다시한번 마음 가다듬어 흐뭇한 미소로 마무리 짓고, 앞을 향해 나아가십시다.
일견 보기에는 때로는 분열처럼 보여지는 잡음조차 전혀 없다면 사실 그건 죽어있음의 반증일뿐, 살아있음이란 모름지기 갈등 소지가 있는 중에라도 소통과 논의 통해 우선순위와 최선을 지향함과 나란히, 서로 배려하며 나아가는 것, 우리 모두는 제 위치에서 이게 주주들의 권익과 가치추구면에서 나름 최선이라 생각하고 있는 바들을 전심 다해 섬기려는 사람들이다....저는 그렇게 생각하고 있기 때문입니다...하나를 바라보되 우선순위에 대한 생각과 관점이 서로 저마다 좀 달라서 무심코 실례를 범한 것이지 방향이 틀리다거나 고의적으로 행한 것이 아니기때문입니다..
**FRIEND : lover에서 유래......반려자(mate식구) =친구......한편/아군>동지>동료
-----f(free무제한..개방성.이해.용납.영접)
-----r(remember...마음중심에 기억)
-----i(idea관심..도움..유익)
-----e(enjoy...함께 누림..기쁨)
-----n(needs....부족 채워줌...세움)
-----d(depend...상호의지...목표에 이르도록).....바름과 열림안에서 마음 같이하며 섬기는 청지기로서 자각하며 사는 인생살이가 참살이요, 다스림의 능력 근본임을 이해.....하나의 목표를 향하되 상호 인정, 존중하고 용납하며 (상호신뢰)믿음안의 교통, (역지사지의 소통과 이해)소망의 인내 통한 목표 성취 이루도록!!
>>2017-04-15 회사와 제대로 협상을 하려면... -- 글쓴이 : 칼있음마
최소한 대표성을 가지고 누가 의사결정권자가 누구인지인지 정도는 알고 가야하는 겁니다.
박진환, 박종희, 남춘우, 박광혁, 이종훈, 김승식으로 이어지는 대표이사 변경이 무엇을 의미하는지 실제 회사의 핵심은 통신사업부이고 이종옥 부사장은 어떠한 입장인지, 회사에 손해를끼친 인물이 누구인지를 정확히 안다면 김승식이나 이종훈과의 간담회?는 아무 의미가 없다는 걸 금방 깨닫게 될 것입니다.
박상기나 박창용은 현재 어떤 역할인지 급여지출과 대여금 지출내역을 확인할 수 있다면 판단은 더 쉽지요
세무조사와 우발부채 이야기도 회사에서 흘렸는데 이 부분에 대한 책임소재 분명히 하지 않으면 아이페이지온 만이 아니라 누구도 씨엘을 인수하려 들지 않을 것입니다.
KOTC 등록이나 증자, 합병전에 더 중요한 건 차후 발생할 수 있는 리스크에 대한 책임소재를 분명히 해 두는 겁니다.
현 시점의 씨엘은 결코 안전, 우량, 비젼 있는 회사 아닙니다. 통신사업부에 문제가 발생시 바로 없어질 수 있는 회사입니다.
씨엘 경영진이나 아이페이지온에 대해 소액주주가 힘을 발휘할 수 있는 건 밴드가 특별결의 조건에 해당하는 주식을 위임받아 가지고 있기 때문이지 그 이상도 이하도 아닙니다.
박하공님이나 와우맹이님이 회사를 찾아간다한들 바뀌는 건 하나도 없을 겁니다. 하나로 뭉쳐 있는 것만이 소액주주의 권익을 극대화 할 수 있다는 걸 절대 잊어서는 안됩니다.
자신이 있으면 밴드에 가셔서 소액주주위원회 대표를 하시고 리즌과 아이페이지온과 사측을 견제하세요.
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