25년 이상 장기신뢰성과 안전성을 확보한 건물형 태양광 핵심소재를 개발하는 신규과제사업이 2021년도 한국에너지기술평가원 에너지기술개발사업 중 신재생에너지 핵심기술개발사업으로 선정됐다.
최근 한국형 그린뉴딜, 재생에너지 3020 이행계획 등 건물형 태양광발전사업 확대와 단계적 제로에너지빌딩(ZEB) 의무화 도입 등 정책을 기반으로 태양광수요가 지속 확대될 전망이다. 건물형 태양광(BIPV) 모듈용 소재시장은 유럽 및 중국 선도기업이 약 70% 이상 점유하고 있어 우리나라 국가경쟁력 강화가 필요한 시점이다. 이번 연구에 따라 태양광의 건물적용을 위한 심미성, 내구성, 내화성 등 다양한 요구사항을 반영할 수 있는 핵심소재 국산화의 길이 열릴 전망이다.
이번 연구의 최종목표는 장수명건물형 태양광모듈의 핵심소재를 국산화함으로써 저가화를 유도하고 안전성을 향상한 핵심소재로 모듈화 공정적합성을 확보하는 것이다. 기술성숙도는 과제시작 시 5단계(시작품단계), 종료 시 7단계(제품화단계)다.
먼저 전면용 투명 불소필름소재 개발이 추진된다. 실리콘 태양전지가 적용된 BIPV 모듈의 전면유리를 대체할 수 있으며 경제성이 고려된 고내구성, 고방습성, 고투과성, 고강도 불소필름 소재를 개발한다. 불소필름소재는 태양광모듈의 구성소재로 부분방전시험을 만족하며 가능한 최대 폭을 구현토록 개발을 추진한다.
또한 후면용 투명 백시트용 필름소재 개발도 과제사업에 포함된다. △경량화 △투과도 향상 △황변방지 △심미성 등 기능을 갖춘 투광형 백시트용 필름을 개발하며 개발품이 적용된 BIPV 모듈개발도 추진된다. 양면형 태양광모듈에 적용가능한 특성을 만족하고 후면유리를 대체할 수 있도록 개발될 예정이다. 특히 건축외장재로 준불연등급 이상 난연등급과 부분방전시험을 만족하는 한편 수분투습도 2.2g/㎡·일 이하를 만족할 계획이다.
이와 함께 컬러필름소재 개발도 추진된다. BIPV모듈에 적용해 심미성 확보를 위한 5종 이상의 색상을 표출토록 하고 컬러필름 모듈간 접합력 향상기술을 개발한다. 이와 같은 소재들을 활용, 1,000mm 폭 모듈에 적용하기 위한 기술을 개발하며 개발된 소재를 적용해 장기신뢰성과 안전성을 확보한 150Wp/㎡급 이상 결정질 실리콘 태양광모듈 시제품을 개발한다. 컬러필름소재의 경우에는 100Wp/㎡급 BIPV모듈로 개발이 추진된다.
이번 연구사업을 위해서는 개발위험 극복방안의 일환으로 1차연도에 사업성과 국산화 전략분석을 반드시 포함해야 하며 개발 필름소재가 기존 결정질 실리콘 기반 태양광모듈 제조공정 요구조건에 만족할 수 있도록 고려돼야 한다. 또한 필름소재가 적용될 시제품 모듈구조 및 공정에 대한 사전검토와 해외 경쟁사대비 장기 내구성능을 검증할 수 있는 방안에 대해서도 검토돼야 하며 개발소재에 대한 양산성 검증을 위한 모듈제작이 필수사항으로 포함된다.
지원기간은 36개월 이내로 설정됐으며 총 정부출연금은 100억원 내외로 1차연도 정부출연금은 25억원 내외로 책정될 예정이다.
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