반도체 기술 활용한 융합기술
ETRI, IT-태양에너지 융합기술 사업화 착수

- ‘大면적 화합물 반도체 박막형 태양전지 기술 개발’ 로 미래 에너지자원 문제 해결
- 리비아 및 UAE에 테스트베드 설치하고 상용 시제품 제작
- 2세대 태양전지 원천특허 확보, 『차세대 박막 태양광발전 연구본부』출범 예정

    유가가 사상 최고 수준으로 고공행진을 지속하고 있는 가운데, 차세대 박막형 태양전지 기술 개발에 박차를 가하고 있는 정부출연연구소가 있어 화제가 되고 있다.

    세계 최고 수준의 반도체 및 디스플레이 기술을 보유하고, 부품 제작에 필요한 공정기술을 확보하고 있는 ETRI 연구진이 대형 평판 디스플레이 제조 공정과 유사한 차세대 태양광발전 기술사업화에 착수했다.

    ETRI(한국전자통신연구원, 원장 최문기)는 16일, 미래 에너지원 부족 문제를 해결하기 위해 『차세대 박막 태양광발전 연구본부』를 신설하여 본격적인 차세대 태양광발전 기술 개발에 착수한다고 밝혔다.

    태양전지는 반도체 특성을 이용하여 태양광을 전기로 변환하는 장치로 변환 효율이 높으면서, 제조 비용이 저렴하고 반영구적으로 사용할 수 있어야 한다.

    태양광발전 시장은 현재 실리콘을 주 원료로 하는 1세대 결정형 태양전지가 태양광발전 시장을 주도(90% 이상)하고 있으나 실리콘 공급 부족과 타 에너지(석탄, 석유, 가스)에 비해 8배의 발전단가 등 고비용으로 인해 경제성이 낮았다.

    이에 반해 ETRI에서 연구 착수한 화합물 반도체를 사용하는 2세대 박막형 태양전지는 저비용, 고효율을 달성할 수 있고, 전 세계적으로도 산업화 초기 단계에 있는 신기술이다.

    특히 ETRI는 세계 최고 수준의 반도체와 디스플레이 기술을 보유하고 있을 뿐만 아니라, 박막형 태양전지 제조 공정은 대형 평판 디스플레이 제조 공정과 유사한 부분이 많아 ETRI 기술력으로 조기에 시장 경쟁력을 확보할 수 있는 신산업 분야이다.

    ETRI는 이미 2005년에 2세대 기술인 종이처럼 얇고 쉽게 휘어지는 세계 최고 성능의 『염료감응 태양전지』기술을 확보하고, 현재 7.4%효율의 스테인레스 스틸을 사용한 유연기판 태양전지 소재 및 공정기술을 개발하여 세계 최고의 기술 경쟁력을 확보하고 있다.

    또한, 기술 개발과 동시에 산업화가 가능하도록 하기 위해 태양전지 대량 생산에 필수적인 大면적(3000cm2 이상;약 32인치) 박막 제작을 위한 대량 생산공정 개발 및 공정장비 개발을 동시에 추진할 계획이다.

    이를 위해 일조량이 풍부한 중동의 아랍에미레이트(UAE, ‘07.12) 및 리비아(‘08.1)와 박막형 태양전지 상용화를 위한 테스트베드 운영 등 상용화를 위한 국제공동연구 MOU를 체결하는 등 국제협력 체계를 구축하였다.

    이와 관련하여 6월초 리비아 정부 과학연구부 산하 연구소장 등 일행이 ETRI를 방문하였으며, 염료 감응형 태양전지 상용화를 위한 국제공동연구협약을 7월중에 체결할 예정이다.

    또한 고비용 발전의 주 원인인 반도체 소재의 사용량을 1/1000로 줄이면서 값이 저렴한 소재의 렌즈나 반사경으로 대체 사용할 수 있는 집광형 태양광 발전시스템에 적합한 『고효율 III-V 화합물 반도체 태양전지』를 개발하였다.

    2007년에는 InGaP(인듐-갈륨-인 혼합물) 태양전지와 GaAs(갈륨-비소 혼합물) 태양전지를 2중 접합한 『III-V 화합물 반도체 태양전지』 제작으로 국내 최고 기술 수준인 23.7%의 효율을 달성하였다.

    ETRI는 내부사업 재원으로『대면적 CIGS 화합물 반도체 박막형 태양전지 기술 개발』과제를 시작함으로써 세계 최고 수준의 반도체 및 디스플레이 기술을 기반으로 차세대 화합물 반도체 태양전지 개발에 핵심역량을 집중할 계획이다.

    이를 통해 2008년 현재 500원/kWh 발전단가(원자력은 40원/kWh, 수력은 85원/kWh)를 2015년까지 70원/kWh로 낮추어 중동 지역의 태양광 신시장을 창출할 계획이다.

    ETRI는 지난 30여년간 화합물 반도체 노하우를 이용하여 2세대 박막형 태양광 분야에서 총 82건의 국내?외 특허를 보유하고 있으며, 실리콘, 화합물반도체, 유?무기 반도체 등의 소재 기술과 이를 기반으로한 다년간의 부품 개발 경험을 보유하고 있다.

    특히, 부품제작에 필요한 공정기술도 22건의 특허를 보유하고 있으며, 약 5,000m2의 반도체 팹(Fab)과 융합실험실을 구축하여 운용해 오고 있다.

    또한, 소재?부품 분야에서 물리, 화학, 재료, 전자공학 등의 다양한 학문분야에 약 200명의 석?박사급 고급인력을 보유하고 있다.

    뿐만 아니라, 기간망 및 가입자망 등 네트워크 기술, 유/무선 통신, 임베디드SW 및 각종 지능형 서비스 기술 등 IT 분야의 다양한 기술 개발 경험을 축적하고 있어, 차세대 태양광 발전 설비 및 운용 관리 기술의 체계적인 개발을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

    최문기 ETRI 원장은 “세계 최고의 반도체 및 디스플레이 기술을 보유하고 있는 우리나라 입장에서 아직 산업화 초기인 박막형 태양광 발전 기술은 IT와 태양에너지를 융합시켜 신산업을 창출할 수 있고, 세계 시장을 선도할 수 있는 미개척 분야”라고 말했다.

    ETRI는 향후 大면적 태양전지 패널 상용 시제품을 제작하여 산업체에 기술 이전할 계획이며, 염료 감응형 태양전지 기술을 기반으로 하는연구소 기업을 하반기에 설립하여 자체 보유한 핵심 원천기술을 기술 사업화할 예정이다.

    한편, ETRI는 그 동안 불모지나 다름없었던 우리나라 메모리 반도체 분야의 기술력을 4M DRAM 개발을 시작으로 64M DRAM 세계 최초 개발과 256M DRAM 개발 성공으로 우리나라를 세계 메모리 반도체 시장 점유율 1위로 도약하는데 결정적인 역할을 하였다.


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