차세대 태양광 기술 ‘탠덤’ 글로벌 경쟁 심화, 우리나라 발전 상황은

태양전지 효율 대폭 향상 가능한 '탠덤' 기술, 차세대 먹거리 낙점
치열한 글로벌 기술 경쟁, 중국·사우디아라비아 등 대거 참전
협의체 수립하며 경쟁 본격화한 한국, 선두는 한화솔루션
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정부가 차세대 태양광 발전 기술인 ‘탠덤’ 상용화에 박차를 가하고 있다. 지난 17일 탠덤 기술개발(R&D) 상황 점검 및 상용화 지원 방안 마련을 위한 ‘탠덤 태양광 협의체(가칭)’의 첫 회의가 개최되는 등 민관 협력에도 본격적으로 속도가 붙는 모습이다. 세계 각국이 탠덤 기술 확보에 총력을 기울이는 가운데, 우리나라는 치열한 시장 경쟁 속 ‘선두’를 점할 수 있을까.

탠덤 전지, 태양광 시장의 ‘게임 체인저’

태양광 발전은 탄소 중립 달성을 위한 핵심 요소로 꼽힌다. 우리나라 신재생에너지 발전 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 에너지원이기도 하다. 하지만 태양광 에너지의 상용화는 아직까지 기약이 없다. 유기 박막 태양전지, 양자점 태양전지 등 다양한 태양전지가 연구되고 있지만, 태양전지 효율 향상 속도가 좀처럼 올라오지 않고 있기 때문이다. 탠덤 태양전지는 최근 이 같은 한계를 해결할 새로운 ‘열쇠’로 주목받고 있다.

탠덤 태양전지는 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대(밴드갭)를 가진 태양전지를 적층한 기술이다. 일반적으로 태양전지는 종류마다 흡수할 수 있는 빛의 파장이 정해져 있다. 태양광이 내뿜는 넓은 범위의 파장 중 일부 파장밖에 흡수하지 못한다는 의미다. 하지만 탠덤 태양전지는 흡수할 수 있는 파장이 다른 태양전지 2개를 접합, 광범위한 파장의 빛을 흡수할 수 있다.

탠덤 전지는 많은 파장을 흡수하는 만큼 단일 면적에서 더 많은 전력을 생산할 수 있다. 탠덤 전지가 태양광 시장의 ‘게임 체인저’로 불리는 이유이기도 하다. 차후 탠덤 전지가 태양광 시장의 상당 부분을 대체할 것이라는 낙관적인 전망이 제기될 정도다. 하지만 일각에서는 아직 기술 상용화까지는 갈 길이 멀다는 지적이 나온다. 탠덤 전지가 실질적인 효과를 발휘하기 위해서는 차후 태양전지 대면적화, 모듈화 온도 내성 확보 등 다양한 한계를 넘어서야 하기 때문이다.

중국부터 사우디까지, 속도 붙는 기술 레이스

탠덤 기술을 선점하는 것은 태양광 시장 전반을 선점하는 것과 마찬가지다. 미래 탄소중립 에너지 수요를 대거 흡수할 수 있다는 의미다. 이에 세계 각국은 탠덤 전지 상용화를 두고 치열한 경쟁을 펼치고 있다. 대표적인 경쟁 주자로는 중국이 꼽힌다. 중국 론지솔라(LONGi Soalr)는 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤 태양전지로 미국 국립재생에너지연구소(NREL)에서 초기 효율 33.9%를 검증받았다. 이는 현시점 세계 최고 수준이다.

사우디아라비아 역시 태양광 발전에 총력을 기울이며 중국을 바짝 뒤쫓고 있다. 도래할 ‘포스트 석유 시대’에 대비해 신재생에너지 투자를 확대하고 있는 것으로 풀이된다. 지난해 6월 사우디아라비아의 킹압둘라과학기술대(KAUST)는 론지솔라와 동일한 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤 태양전지 효율을 33.7%로 끌어올리며 자체 신기록을 경신했다. 유럽 출신 과학자를 영입하며 연구에 박차를 가한 결과다.

우리나라의 탠덤 경쟁 대표 주자는 한화솔루션이다. 한화솔루션은 지난해 3월 최대 효율이 29.3%에 달하는 탠덤 셀을 자체 제작해 NREL의 공식 인증을 받았다. 같은 해 5월에는 충북 진천공장에 1,365억원을 투자, 탠덤 셀·모듈의 양산을 위한 파일럿 설비를 구축한다고 발표하기도 했다. R&D를 목적으로 소규모 시험 생산 라인을 운영 중인 독일 탈하임 R&D 센터와 손을 잡고 오는 2026년 탠덤 셀을 본격 양산한다는 목표다. 각국이 기술 발전과 상용화에 본격적으로 시동을 거는 가운데, 업계는 치열한 글로벌 기술 레이스의 향방에 촉각을 곤두세우고 있다.

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