위성 제작비 잡아먹는 우주 태양전지 가격 확 낮췄다

지구를 떠난 인공위성은 칠흑 같은 우주를 긴 시간 떠돈다.

지구나 심우주를 바라보면서 지상에서는 찾기 힘든 데이터를 포착해 지구로 보낸다.

위성과 사람을 잇는 통신장비와 우주를 담는 관측장비를 장기간 작동하기 위해 필요한 건 안정적인 전기 공급이다.

혹독한 환경의 우주에서 위성에 전기를 공급하는 방법은 태양전지다.

인공위성이 배라면, 태양전지는 전기를 공급하는 ‘돛’과 같다.

검은색과 푸른색 사이의 색을 띠는 기존 태양전지는 게르마늄 기판에 인듐을 올리고 갈륨비소를 덮어 만든다.

하지만 인듐과 갈륨비소는 희토류에 속하는 물질로, 중국이 수출을 통제하는 광물이다.

게르마늄 가격은 지난해 8월 기준 1㎏당 1440달러(192만원), 갈륨은 345달러(46만원)로 중국의 수출 통제로 전보다 급등했다.

위성을 제작 비용에서 태양전지가 차지하는 비중이 많게는 50%에 달한다.

저렴하고 효율적인 태양전지를 만들기 위해 한화가 나섰다.

한화시스템(16,430원 ▲ 410 2.56%)의 사내 벤처기업으로 발족해 우주용 페로브스카이트 태양전지를 개발 중인 안태훈 플렉셀스페이스 대표가 주인공이다.

미국 오하이오주립대에서 항공우주공학과를 졸업한 안 대표는 한화시스템에서 위성통신 사업에 참여해 저궤도 위성통신망을 구축하는 유텔샛 원웹(Eutelsat Oneweb)과의 협력을 이끌었다.

매년 빠르게 성장하는 분야지만, 우주용 태양전지가 산업을 뒷받침하지 못하는 실정이다.

안 대표가 만난 우주 기업 사이에서는 페로브스카이트 소재를 섞은 ‘탠덤 셀’을 개발하는

한화솔루션(33,250원 ▼ 350 -1.04%)이 같은 그룹에 있으니 싼 태양전지를 직접 만들면 안 되냐는 제안까지 나왔다.

페로브스카이트 태양전지는 유기물과 무기물이 섞여 있는 금속 산화물이다.

반도체와 부도체, 도체의 성질을 모두 가지는 물질을 발견한 러시아 광물학자 레프 페로브스키의 이름을 땄다.

페로브스카이트는 실리콘 전지보다 간단하고 저렴한 화학반응으로 만들 수 있고, 용액 상태여서 플라스틱 필름에 바르면 휘어지는 전지가 된다.

위성 제조업계의 난제를 풀기 위해 고민하던 안 대표는 태양전지를 직접 만들면 안 되냐는 제안에 사업을 구상했다고 밝혔다.

수소문 끝에 호주 뉴사우스웨일스대에서 우주 태양전지를 연구한 노신영 박사를 찾아 최고기술책임자(CTO)로 영입했다.

조선비즈는 지난 13일 경기 성남시 플렉셀스페이스 사무실을 찾아 값싼 우주 태양전지의 미래를 들었다.

“하부 셀로는 구리(Cu)와 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)을 박막으로 만드는 CIGS를, 상부 셀에는 포르마미디늄(FA)과 세슘(Cs), 납(Pb)

브롬(Br)으로 만드는 페로브스카이트로 구성한 탠덤 셀을 개발하고 있다.

두 개 셀로 구성해 태양전지를 만들면 이론상으로는 효율이 30%에서 42%로 증가한다.

위성에 사용하는 기존 태양전지는 효율은 30% 정도로 높지만, 가격 경쟁력이 떨어지고 부러지기 쉬워 내구성도 떨어진다.

새로 개발하는 탠덤 셀은 박막 형태여서 견고하고 방사능에도 성능이 떨어지지 않는다는 장점이 있다.”