▲ 한국에너지기술연구원은 플렉셀스페이스와 기술이전을 체결했다.(左측부터 에너지연 김기환 박사, 이창근 원장, 플렉셀스페이스 노신영CTO, 에너지연 정인영 박사)

한국에너지기술연구원(원장 이창근, 이하 에너지연)이 소형위성용 우주 태양전지 시장에서 기존 III-V(갈륨-비소)계 제품을 대체하기 위한 전략을 마련해 시장 개척을 추진한다.

에너지연은 플렉셀스페이스와 부산 벡스코에서 열린 ‘2025 기후산업국제박람회’에서 차세대 우주용 이중접합(탠덤) 태양전지 구현을 위한 초경량 유연 CIGS 태양전지 공정 기술과 노하우의 기술이전 계약을 체결했다고 27일 밝혔다.

최근 민간 주도 우주 시장의 급성장을 뜻하는 ‘뉴스페이스(New Space)’ 시대를 맞아 소형위성 제작 수요가 급증하면서 부품의 수급 불균형과 단가 상승 문제가 불거지고 있다. 이는 인공위성의 안정적인 운용에 사용되는 우주 태양전지도 같은 상황이다.

극한의 우주 환경에서도 안정적으로 전력을 공급하려면 일반적인 실리콘 태양전지와 다른 III-V계 다중접합 태양전지가 필요하다. 하지만 III-V계 다중접합 태양전지 기술은 미국, 독일 등 소수 국가와 기업에 의해 과점된 상태다. 또한 최근에는 안보 이슈로 인한 수출 통제가 강화되면서 높은 비용 부담뿐만 아니라 필요 시점에 태양전지를 확보하지 못하는 공급 차질까지 겪고 있다.

이에 우주 태양전지 전문 기업인 플렉셀스페이스는 에너지연이 보유한 초경량·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 55억원이다.

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 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 CIGS 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 올해 11월 예정인 누리호 4차 발사와 연계해 실제 우주 환경에서 실증을 진행한다. 누리호 4차에 탑재되는 큐브위성 ‘INHARoSAT’(인하대학교 제작)에 공동 개발한 태양전지를 부착해 신뢰성을 검증하고 우주 임무 수행 경험을 확보할 계획이다.

에너지연 이창근 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.

플렉셀스페이스 노신영 이사는 “플렉셀스페이스는 차세대 고성능 박막 다중접합 태양전지를 통해 급성장하는 우주 태양전지 시장에 혁신적인 솔루션을 제공하고, 향후 양산을 대비한 성능 및 생산성의 지속적 개선을 통해 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 말했다.

한편 에너지연은, 같은 날 태양전지 기술이전을 포함해 △㈜상원이앤아이에 이산화탄소 포집 공정 기술 △㈜이삭에너지에 태양광열 복합 모듈 기술 △크린테크(주)에 열회수 환기장치 기술이전 계약을 체결, 시장적기진입과제를 통해 총 75억원 규모의 기술이전 성과를 거뒀다.