韓 ‘次世代太陽電池’ 주춤하는 새… 後發走者中 ‘最高效率’ 新記錄[딥다이브]

東亞日報
入力 2024年 1月 18日 03時 00分

한애란 記者

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電池板 햇빛 30% 以上을 電氣로… 旣存 실리콘 太陽電池選 꿈도 못 꿔
韓國 10年 가까이 技術先導했지만… 사우디-中攻擊的投資로 치고나와
韓國硏究費削減… “이러다 뒤처져”

울산과학기술원(UNIST)이 개발한 페로브스카이트 태양전지. UNIST 제공 — 蔚山科學技術院(UNIST)李開發한 페로브스카이트 太陽電池. UNIST 提供

韓國이 10年 가까이 技術을 先導해 온 ‘次世代太陽電池’ 分野에 地殼變動이 일고 있다. 最近 1年 사이 後發走者인 사우디아라비아와 中國이 빠른 速度로 치고 올라오며 先頭를 뺏겼다. 日本도 이 分野主導權을 되찾겠다고 나서면서 競爭은 더 熾烈해졌다.

● 새로운 次元의 太陽電池

이달 初美國 매사추세츠工大(MIT)가 發刊한 ‘테크놀로지 리뷰’는 2024年의 10代未來技術中 하나로 ‘超高效率太陽電池’를 꼽았다. 新素材 페로브스카이트를 실리콘 위에 쌓아 올린 次世代太陽電池이다. 필름처럼 얇은 페로브스카이트를 얹으면 電池效率은 놀랍도록 向上된다. 旣存 실리콘 太陽電池는 理論的으로 到達할 수 없는 效率人 ‘魔의 30%’ 壁을 뛰어넘을 수 있다. 太陽電池板에 닿는 햇빛 羊中 30% 以上을 電氣로 바꿀 수 있다는 뜻. 效率이 높아질수록 發電費用은 節減된다.

다만 이 次世代太陽電池가 大量生産돼 깔리려면 앞으로도 5年假量 더 時間이 걸릴 것으로 展望된다. 가장 큰 問題는 페로브스카이트가 水分과 열에 脆弱하다는 點. 이를 野外에서 10年 넘게 쓸 수 있도록 耐久性을 높이는 同時에, 效率도 只今보다 더 끌어올려야 한다.

그동안 이와 關聯한 硏究의 先頭엔 韓國이 있었다. 2014年 한국화학硏究院은 페로브스카이트를 더 均一하고 緻密한 薄膜으로 만들 수 있는 ‘製造 레시피’를 開發해 냈다. 以後韓國硏究陣은 줄곧 最高效率記錄을 更新해 왔다. 이 分野를 우리보다 먼저 開拓한 스위스·日本보다도 技術力面에서 오히려 앞선다는 評價를 받았다.

● 사우디·中國의 놀라운 浮上

하지만 最近 1∼2年 사이 狀況이 急激히 달라졌다. 그前까지 存在感 없었던 사우디아라비아와 中國이 急浮上했기 때문이다.

‘포스트 石油時代’에 對備해 太陽光發展에 果敢하게 投資中인 사우디아라비아는 유럽 出身科學者를 迎入해 速度를 내고 있다. 그 結果 지난해 6月 사우디아라비아의 킹압둘라科學技術大(KAUST)는 페로브스카이트와 실리콘을 結合한 ‘탠덤 太陽電池’ 效率을 33.7%로 끌어올리며 新記錄을 썼다.

이 記錄은 不過 다섯 달 만에 깨진다. 지난해 11月中國의 巨大太陽光企業論旨솔라가 33.9% 效率을 公認받으며 世界 1位 자리에 오른 것. 業界는 衝擊에 빠졌다. 中國은 값싼 電氣와 勞動力을 武器로 실리콘 太陽電池市場을 掌握한 지 오래다. 하지만 그동안 次世代太陽電池技術에선 한참 뒤진다고 여겨졌다. 그런데 론지솔라는 次世代太陽電池技術을 처음 선보인 지 1年도 채 안 돼 單숨에 先頭로 치고 나왔다. 론지솔라 創業者 리전궈 會長은 “中國太陽光産業은 持續的인 技術革新을 통해 繼續世界를 先導해야 한다”고 强調했다.

● 머뭇거릴 時間이 없다

“이제 우리나라가 次世代太陽電池技術을 리드한다고 보기 어려울 程度로 雰圍氣가 바뀌었다. 아직은 우리가 集中하면 따라잡을 수 있지만, 이대로 1年만 더 머뭇거리면 相當히 어려워질 거다. 워낙 技術進化速度가 빠르기 때문이다.”

페로브스카이트 分野의 世界的碩學인 石像일 蔚山科學技術院(UNIST) 특훈敎授의 冷徹한 診斷이다. 大量生産이 머지않은 次世代太陽電池産業의 主導權을 잡기 위해 中國을 包含한 各國이 投資를 아끼지 않으며 뜨거운 關心을 쏟고 있지만, 唯獨韓國만은 딴판이다. 이 分野가 ‘太陽光産業’으로 묶이면서 關心과 支援이 줄었기 때문이다. 政府의 硏究開發豫算削減으로 페로브스카이트 太陽電池關聯 올해 硏究費는 課題에 따라 30∼60% 削減됐다. 강봉주 한국화학硏究院先任硏究員은 “硏究費가 줄어들면 어쩔 수 없이 (技術開發) 目標를 줄일 수밖에 없다”며 “빠르게 치고 나가야 할 時期인데, 이러다 韓國이 아주 잘하던 分野를 다른 나라에 빼앗겨 버리게 될까 걱정”이라고 말했다. 韓國의 탠덤 太陽電池效率은 29.9% 水準이다.

● 日本은 ‘에너지 安保’로 接近

韓國의 이런 흐름은 日本과도 對比된다. 日本은 지난해 4月 기시다 후미오 總理가 “페로브스카이트 大量生産體制構築에 對應하겠다”라고 밝힌 데 이어 올해 關聯豫算 548億 엔(약 5000億 원)을 編成했다.

旣存 실리콘 太陽電池는 大部分을 中國輸入에 依存해야 하지만, 페로브스카이트는 原料부터 完製品까지 모두 國産化가 可能하기 때문이다. 실리콘 太陽電池와 달리 製造過程이 簡單하고 電氣가 적게 들어 親環境的이란 點도 日本政府가 積極 나서는 理由다.

무엇보다 또다시 中國에 産業主導權을 뺏길 순 없다는 警戒心이 作用했다. 日本資源에너지廳의 이노우에 히로오 局長은 最近 월스트리트저널 인터뷰에서 “(過去 실리콘 太陽電池에서) 우리는 技術에서 勝利했지만 事業에서 敗했다”며 “(次世代太陽電池는) 投資規模와 速度에서 뒤처지지 않아야 한다”고 말했다.

新재생에너지 인프라를 攻擊的으로 擴大中인 美國政府도 次世代太陽電池支援에 나섰다. 지난해 4月美國 에너지部는 關聯 프로젝트에 1800萬 달러(藥 242億 원)의 豫算을 投入했다.

昔敎授는 “次世代太陽電池는 韓國이 優位에 설 수 있는 흔치 않은 未來産業”이라며 “에너지는 우리의 生存이 달린 分野인 만큼 더 많은 關心이 必要하다”고 强調했다.

한애란 記者 haru@donga.com

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