27일 한국에너지기술연구원 김기환(왼쪽부터) 박사와 이창근 원장, 노신영 플렉셀스페이스 CTO, 정인영 박사가 기술이전 계약 후 기념촬영하고 있다. [한국에너지기술연구원 제공]


한국에너지기술연구원과 플렉셀스페이스는 지난 27일 차세대 우주용 이중접합(탠덤) 태양전지 구현을 위한 초경량·유연 CIGS 태양전지 공정 기술과 노하우의 기술이전 계약을 체결했다고 28일 밝혔다.
최근 민간 주도 우주 시장의 급성장을 뜻하는 ‘뉴 스페이스’ 시대를 맞아 소형위성 제작 수요가 급증하면서 부품의 수급 불균형과 단가 상승 문제가 불거지고 있다. 인공위성의 안정적인 운용에 사용되는 우주 태양전지도 같은 상황이다.
극한의 우주 환경에 너희도 서도 안정적으로 전력을 공급하려면 일반적인 실리콘 태양전지와 다른 III-V(갈륨-비소)계 다중접합 태양전지가 필요하다. 하지만 III-V계 다중접합 태양전지 기술은 미국, 독일 등 소수 국가와 기업에 의해 과점된 상태다. 또 최근에는 안보 이슈로 인한 수출 통제가 강화되면서 높은 비용 부담뿐만 아니라 필요 시점에 태양전지를 확보하지 못하는 공급 차질까지 철도대학 겪고 있다.
우주 태양전지 전문 기업인 플렉셀스페이스는 에너지연이 보유한 초경 량·유연 CIGS 태양전지 기술을 이전받아, 소형위성의 수명과 성능에 최적화된 초경량 박막 이중접합 태양전지를 공동 개발하고 기존 III-V 기반 우주 태양전지를 대체하는 시장 개척을 추진하기로 합의했다. 총 기술이전 규모는 55억 원이다.

제일은행

한국에너지기술연구원이 개발한 초경량 태양광 모듈이 적용된 위성 모형


CIGS계 태양전지는 열충격과 방사선에 강해 우주와 같은 극한 환경에서도 안정적으로 활용할 수 있다. 또 초경량 유연 기판 위에 제작할 수 있어 무게와 부피 제약이 큰 내생에 봄날 인공위성에 수납하기에도 적합하다. 이를 활용한 박막형 태양전지는 대량 생산과 저비용 공정이 가능해 고가의 III-V계 우주 태양전지를 대체할 차세대 후보로 주목받고 있다.
에너지연은 그간 연구원의 기술과 시장이 요구하는 기술의 격차를 줄이기 위한 시장적기진입과제를 추진했다. 그 결과, 세계 최고 수준의 극한 환경용 고성능 초경량 유연 C 품질 IGS 태양전지(효율 21.39%)와 초경량 유연 CIGS·페로브스카이트 이중접합 태양전지(효율 23.64%)를 개발하는 데 성공했다.
플렉셀스페이스는 에너지연이 보유한 초경량·유연 CIGS 박막 태양전지 기술을 기반으로 우주용 CIGS·페로브스카이트 이중접합 태양전지를 구현하고 실제 위성 적용을 위한 설계 및 생산성 향상 기술을 개발할 계획이다. 또 소형위성용 우주 태양전지 시장에서 기존 III-V계 제품을 대체하기 위한 전략을 마련해 본격적인 시장 개척을 추진한다.
양 기관이 개발한 태양전지는 11월 예정인 누리호 4차 발사와 연계해 실제 우주환경에서 실증을 진행한다. 누리호 4차에 탑재되는 큐브위성 ‘INHARoSAT(인하대 제작)’에 공동 개발한 태양전지를 부착해 신뢰성을 검증하고 우주 임무 수행 경험을 확보할 계획이다.
이창근 에너지연 원장은 “우주용 초경량·유연 박막형 태양전지는 뉴 스페이스 시대에 대응하고, 대한민국 우주 안보를 뒷받침할 핵심 부품 기술”이라며 “이번 협력을 통해 차세대 우주 태양전지 시장 개척의 중요한 발판을 마련할 것”이라고 밝혔다.
구본혁 기자