[공학저널 김하늬 기자] 현재 대표적인 신재생에너지로 손꼽히는 태양광 시장은 전 세계적으로 가격 경쟁력이 높은 중국산 단결정 실리콘 태양전지가 독점하고 있다고 해도 과언이 아니다.
물론 차세대 페로브스카이트 태양전지 셀 분야에서는 우리나라가 세계 최고 변환효율을 갱신하고 있고, 국내 다결정 실리콘 모듈도 최고 효율을 자랑하고 있지만 전문가들은 국산 에너지 기술의 글로벌 시장 확대를 위해서는 차별화된 기술과 시장을 선점하는 것이 중요하다고 조언한다.
전략적으로 건물일체형 태양광 즉 BIPV와 같은 고성능과 기능성을 동시에 요구하는 고급시장을 타겟으로 여타 기술과 차별 점을 갖는 기술을 개발해야 한다는 것이다.
한국에너지기술연구원 신재생자원지도연구실 김현구 실장(사진)은 그것이 데이터를 중심으로 디지털 기술을 적용한 ‘디지털 에너지’가 될 것이라고 전망하고 있다.
김 실장은 “탄소중립을 달성하려면 엄청난 재생전력이 필요하지만 태양광은 주간에만 발전이 가능하다는 등 제약이 많기 때문에 섹터커플링, 분산전원화로 보급을 확대하여야 하며, 이때 핵심기술은 디지털 에너지”라며 “기술적 가능성과 국지적 잠재력이 있는 미래 재생에너지원을 발굴하는 한편 설치면적을 줄일 수 있는 고효율 탠덤형 태양전지와 같이 우리나라에 유리한 기술을 집중적으로 개발하고 보급하는 전략이 필요하다”고 말했다.
이를 바탕으로 최근 국내에서는 신재생에너지 기술 개발, 보급·확대를 위한 다양한 노력이 이뤄지고 있다.
특히 한국에너지기술연구원 신재생자원지도연구실에서는 위성영상을 이용해 재생에너지의 변동성을 정확히 예측하는 기술을 개발했으며, 재생전력을 섹터커플링, 분산전원, P2X 등으로 다양하게 전환·사용하기 위한 탄소중립 이행경로에 대한 ‘디지털 에너지’ 연구를 진행 중이다.
대표적인 성과로는 ‘신재생에너지 자원지도’와 ‘대전시 태양에너지 산정 서비스 플랫폼’을 꼽을 수 있다.
재생에너지는 자연에너지를 이용하기 때문에 공간적 분포와 시간적 변동성을 파악하는 것이 매우 중요하다. 이에 신재생에너지 자원지도는 위성영상 또는 수치예측으로 자연에너지의 공간적 분포와 시간적 변동성을 파악하고, 이를 태양에너지, 풍력에너지 등으로 환산한 후 지상 측정자료와 실제 발전량으로 검증하는 과정을 거친다.
신재생 자원지도로부터 잠재량을 산정해 보급목표를 설정하기 때문에 국가적으로도 매우 중요한 자료로 구분되고 있으며 현재 국가참조표준 및 국가중점데이터로 지정돼 있다.
이를 기반으로 개발된 대전시 태양광 지도 서비스는 대전시민이 집 옥상에 태양전지를 설치할 경우 태양광 발전으로 전기료를 얼마나 절감할 수 있는지 손쉽게 알아볼 수 있도록 유용한 정보를 제공하는 서비스다.
세계 최고 정밀도인 500m급 천리안 위성영상과 연간 4000시간이 넘는 일조시간에 대해 건물 그림자의 직달성분과 산란성분을 분석해 세계 최고 수준의 정확도로 태양광 발전량을 계산하는 등 복잡한 알고리즘을 개발해 적용해 눈길을 끌었다.
김 실장은 “미래 에너지 기술은 데이터가 중심인 디지털 에너지의 시대가 될 것”이라며 “재생전력 변동성, 분산전원, 섹터커플링 등 모든 미래 에너지는 필연적으로 디지털 플랫폼에서 운영될 수 밖에 없기 때문”이라고 설명했다.
이에 한국에너지기술연구원에서는 미래 에너지 기술을 전망하고 산학연 협업으로 개발하기 위해 다양한 주제로 학습조직, 에너지닥터, KIER-N-Lab. 등의 프로그램을 운영 중이다.
학습조직에서 국내외 전문가를 초청해 미래 에너지 기술 동향을 파악하고, 에너지닥터로 중소기업에게 기술개발 멘토링을 제공하며, 시장에서 요구하는 기술과 서비스를 만들기 위해 KIER-N-Lab.을 운영해 2022년 출연연구소 중 기술이전 2위의 실적을 달성하기도 했다.
김 실장은 “에너지는 우리 삶의 중요한 기반이며 국가 안보와도 직결되기 때문에 관련 기술 개발과 산업의 동향을 파악하는 일은 매우 중요하다”며 “올해 한국에너지기술연구원에서도 이를 위해 태양광 발전량 예측에 필수적인 전국 태양광 발전량 표준 학습자료를 국가중점데이터로 공개할 예정”이라고 전했다.
