3'00" 읽기
- 태양복사는 60배 증폭돼
- 태양전지의 냉각을 최적화했는데, 이는 폐열이 추가 응용 분야에 더 잘 사용될 수 있어

새로운 형태의 포물선형 트로프 태양광 모듈을 이용한 하이브리드 전기열 생산 

 

오목거울을 이용한 태양광전지에 집중된 태양광선은 전기를 제공할 뿐만 아니라 가열이나 냉각을 위한 열에너지도 제공한다. 세 가지 기술 혁신으로 비용이 크게 절감된다.

오스트리아 그라츠 공대(Graz University of Technology)의 전기 측정 기술 및 센서 연구소의 아민 부크로이트너(Armin Buchroithner)가 이끄는 국제 팀은 태양 에너지와 열에너지를 동시에 생성하는 데 사용할 수 있는 포물선형 트로프 수집기와 비용 효율적인 광전지를 개발했다. 

▲ 테스트 작동 중인 포물선형 트로프 모듈: 포물선형 거울은 초점선에 배열된 태양전지에 햇빛을 집중시킨다. Foto: TU Graz.

태양광 모듈은 태양 광선을 초점선에 배열된 광전지에 집중시키는 홈통 모양의 오목거울로 구성된다. 태양전지의 폐열은 튜브 시스템의 전지 뒷면을 따라 흐르는 냉각액으로 전달된다. 이렇게 얻은 열에너지는 기후 중립 건물의 냉난방이나 산업 목적으로 사용될 수 있다.

태양복사는 60배 증폭돼

태양복사로부터 전기와 열을 동시에 생산한다는 아이디어는 1970년대부터 있었지만, 높은 비용과 기술적 문제로 인해 널리 보급되지는 못했다. Buchroithner 팀이 "ECOSun - 효율적으로 집중된 SUNlight에 의한 경제적 CO발전" 연구 프로젝트에서 여러 가지 기술 혁신에 성공했기 때문에 이제 상황이 바뀔 수 있다.

포물선형 트로프 컬렉터는 파트너 IMK Solarmirrotec와 협력으로 사출 성형 기술과 같은 산업 제조 방법을 사용하여 훨씬 더 효율적으로 제조된다. 터키 연구 센터 GÜNAM과 함께 개발한 실리콘 태양전지는 비용 효율적이고 집중된 태양광의 고온을 견딜 수 있을 만큼 견고하다. 결국 중요한 요소는 포물선형 트로프 미러가 빛 조사를 60배 증가시킨다는 것이다. 연구진은 또한 태양전지의 냉각을 최적화했는데, 이는 폐열이 추가 응용 분야에 더 잘 사용될 수 있음을 의미한다.

중부 유럽에서도 사용 가능

Armin Buchroithner는 “이러한 접근 방식은 에너지 전환에 상당한 기여를 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다”고 말했다. 현재까지 포물선형 발전소는 스페인이나 페르시아만과 같이 햇빛이 특히 잘 드는 지역에만 거의 독점적으로 위치해 있었다. "그러나 우리의 실험에 따르면 이곳 오스트리아에서는 산업 공정에서 화석 에너지를 대체하는 것이 유용할 수도 있다"고 Buchroithner는 말한다. “에너지 가격 상승과 에너지 부문의 공급 독립에 대한 요구로 인해 전기 및 열 공급을 위한 독립적이고 효율적이며 비용 효과적인 솔루션이 계속해서 중요성을 더해갈 것이다.”

TU Graz 외에도 ECOSun 연구 컨소시엄에는 앙카라의 태양 에너지 연구 및 응용 센터, 바르셀로나의 Universitat Politècnica de Catalunya의 열 및 물질 전달 기술 센터, Seitenstetten의 산업 파트너 IMK GmbH Solarmirrortec 및 앙카라의 iTech Solar. 연구 프로젝트는 오스트리아 연구진흥청과 유럽연합으로부터 균등하게 자금을 지원받았다.
출처: 그라츠 공과대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]