[인더스트리뉴스 정한교 기자] 지난 2010년부터 고품질, 고효율의 N타입 태양광 모듈을 공급해오던 LG전자가 BIPV 시장에 진출하며, 사업영역 확장에 나섰다. LG전자는 일반 PV 모듈에서 이어오던 기조를 그대로 안착, 타사 대비 높은 발전효율을 자랑하는 BIPV_AC 제품을 선보였다.

LG전자 BS사업본부 솔라연구개발담당 홍창직 상무는 “LG전자의 BIPV_AC는 자사가 보유한 특별한 기술력들을 다양하게 접목시킨 제품”이라며, “기존 BIPV가 가지고 있던 장점은 극대화시키고, 단점은 최소화시킨 제품으로 국내외 BIPV 시장을 선도할 계획”이라고 설명했다.

LG전자 BS사업본부 솔라연구개발담당 홍창직 상무는 “세계 최고 효율의 셀인 백컨택셀을 사용하고, 마이크로 인버터 기술을 적용해 음영에 의한 발전량 저하를 최소화한 제품”이라고 설명했다. [사진=인더스트리뉴스]

LG전자의 BIPV_AC가 가진 가장 특징적인 부분 중 하나로 ‘백컨택(Back Contact)셀’ 도입을 꼽을 수 있다. 기본적으로 태양전지는 표면에 고유의 은(Ag)전극으로 인해 BIPV에 적용하면 외관 디자인을 구현할 때 제약이 발생한다.

LG전자는 이를 위해 전극이 뒷면에 위치하는 백컨택셀을 BIPV에 도입, 건축외장재로서 건물 외관을 구현하는데 자유도를 증가시켰다. 또한, 건물 지붕이나 벽면 등 제한된 각도에서만 설치가 가능한 BIPV는 일반 태양광발전소에 비해 발전량이 떨어질 수밖에 없다. LG전자는 백컨택셀을 활용, 이러한 BIPV의 단점도 상쇄시켰다.

홍창직 상무는 “2017년 실리콘 결정질 태양전지에서는 기술적으로 가장 난이도가 높고, 가장 성능이 우수하다고 알려진 백컨택셀 양산에 성공했다”며, “그레이 컬러 기준 BIPV_AC 모듈효율 17%를 자랑하는 출력에 자사의 마이크로 인버터를 활용한 AC방식 BIPV로, 건축주와 시공사에게 최상의 발전성능과 시공의 편의성을 제공할 것”이라고 말했다.

LG전자가 BIPV 시장에 진출한 계기는?

본격적인 제로에너지빌딩 의무화 정책 시행으로 인해 건축물의 에너지 자립률이 매우 중요해진 상황이다. 그동안은 건물 옥상에 태양광발전소를 설치하는 형태가 주를 이뤘지만, 고층화된 건물에선 옥상 면적만으로는 에너지 자립률을 충족하기엔 부족하다. 결국에는 건물 벽면 등을 활용해야 하고, BIPV는 에너지 자립률을 해결할 수 있는 최적의 에너지원이라고 생각한다.

BIPV에 대한 관심도가 높아지며, 시장이 점차 확대됨에 따라 건설업계에서 요구하는 BIPV 수준도 높아지고 있다. 디자인, 내구성 등 기존 건축외장재와 비교해도 떨어지지 않는 수준을 요구하는 것이다. 이에 LG전자는 세계 최고 수준의 백컨택셀 기술을 바탕으로 고출력 프리미엄 제품 생산을 시작했다.

LG전자가 경기도 성남시 판교신도시에 구축한 ‘LG 씽큐 홈’. 지붕, 외벽 등에 총 988장의 BIPV 모듈이 부착돼 에너지 자립률 110%, 1등급을 달성했다. [사진=LG전자]

BIPV에 백컨택셀 적용으로 인해 얻게 되는 이점은?

기존 BIPV는 각도 조절이 불가능한 지붕, 벽면 등에 설치되는 특성상 일반 태양광 모듈 대비 발전효율이 떨어질 수밖에 없다. 또한, 건축외장재 기능을 높이기 위해 진한 컬러의 글라스 배치 등은 발전효율을 더욱 떨어트리는 요소다.

실리콘 결정질 태양전지 중에서 가장 높은 효율을 보이는 백컨택셀은 면적이 제한된 건물 외벽에 설치 시 타 모듈보다 더욱 높은 발전용량을 구현할 수 있다. 또한, 전면 전극노출이 없기 때문에 외관을 구현하는데 자유도가 증가한다.

이와 함께 자사의 일반 태양전지 모듈 라인업 중에서도 백컨택 모듈은 가장 우수한 내구성을 자랑한다. 건축물이 가진 수명 동안 BIPV가 문제없이 작동해야 한다는 측면에서 보면, 가장 적합한 모듈이라고 볼 수 있다.

LG전자 BIPV(AC) 모듈에 사용된 백컨텍셀은 전면 전극이 없어 건축물 외관 구현 시 자유도가 증가한다. [사진=LG전자]

교류(AC)방식 BIPV가 가지는 경쟁력은?

대부분의 BIPV 시공방식인 직류(DC)방식은 향/음영을 고려한 설계 및 건물 내 인버터 설치를 위한 부속공간을 필요로 한다. 특히, 건물이 밀집한 도심지에서 건물 음영 발생은 피할 수 없는 부분으로, 다수의 BIPV를 하나로 묶는 DC방식은 음영으로 인해 전체 발전량이 떨어지는 원인이 된다.

LG전자는 이를 해결하기 위해 자사가 보유한 ‘마이크로 인버터’라는 개별 인버터 기술을 활용, AC방식의 BIPV를 제공하고 있다. 제품 하나하나마다 마이크로 인버터를 부착, 모듈마다 개별적인 발전소를 구축했다. 이를 통해 향/음영이 다른 모듈간 연결이 가능하고, 개별 시스템으로 인해 간편한 유지보수가 가능하다.

또한, 최상층부터 최하층까지 배선이 복잡하게 연결되는 DC방식에 비해 층별로만 배선을 연결해 안전성 및 시공 편의성을 높였고, 개별 인버터로 별도의 인버터 공간이 필요하지 않아 건물의 전용면적을 최대한으로 활용할 수 있다.

AC방식은 안전성면에서도 DC방식보다 뛰어난 모습을 보인다. 모듈 직렬연결에 의한 고전압 입력, 전원 연결 및 분리과정에서 아크 발생 등 기존 DC방식이 시공 시 가지는 위험을 AC방식은 병렬연결로 인해 50V 이하의 저전압이 입력되기 때문이다. 시공뿐만 아니라 사용 시에도 안전성을 높여주는데, 화재 등 비상사태에 따른 전력차단 시 신속하게 안전한 전압 레벨로 도달할 수 있도록 Rapid Shutdown 기능을 추가해 자칫 발생할 수 있는 인명피해를 사전에 방지한다.

LG전자의 마이크로 인버터와 BIPV(AC) 모듈. 모듈 하나하나마다 마이크로 인버터를 부착, 간편한 유지보수 및 음영에 의한 발전량 저하를 최소화했다. [사진=LG전자]

건축외장재로서 심미성 향상을 위해 기울인 노력은?

모듈 출력 감소는 방지하면서 디자인적 요소를 최대한으로 향상시키기 위해 모듈 표면에 스퀘어 패턴을 적용했다. 패턴 크기를 다르게 함으로써 다양한 컬러 구현이 가능해지는 것이다. 촘촘하게, 또는 여유롭게 패턴 배치를 함에 따라 밝은, 또는 어두운 색상을 구현한다.

BIPV의 건축외장재로써 기능을 높이기 위한 기술개발은 현재진행형이다. 일반 건축외장재와 비교해도 손색없는 BIPV_AC 구현을 위해 다양한 컬러감뿐만 아니라 다양한 질감까지 구현하고자 한다.

LG전자의 BIPV_AC를 가장 잘 활용할 수 있는 방안은?

건설 시 가장 많이 사용되는 몇 가지 크기 및 디자인을 표준화해 설치 시 최적의 활용방안을 제공한다. 다양한 건축설계에 맞춰 표준화 이외에도 고객 맞춤형 BIPV_AC 공급도 진행한다. 사내 디자인 센터 등을 보유한 LG전자는 고객이 원하는 컬러, 크기 등을 설치환경에 따라 세밀하게 조정할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 뿐만 아니라 BIPV 시공 및 설치 전문기업들과의 협업을 통해 그들이 그동안 건설업계에서 쌓아온 경험과 노하우를 바탕으로 건설과 전기 분야 모두를 아우르는 최적의 솔루션을 제공하고자 한다.

사내 디자인 센터 등을 보유한 LG전자는 고객이 원하는 컬러, 크기 등을 설치환경에 따라 세밀하게 조정해 공급 중이다. [사진=LG전자]

BIPV 시장에서 LG전자가 가지는 경쟁력은?

가장 큰 경쟁력은 기술력이다. LG전자는 셀 및 모듈 제조라인을 모두 보유한 기업이다. 셀부터 디자인까지 철저한 품질검사를 통해 자체 생산한 제품을 공급하고 있다. 그동안 쌓아온 LG전자라는 브랜드에 대한 신뢰도를 BIPV 시장에서도 보여주기 위함이다.

BIPV의 경쟁상대는 건축외장재이다. 전력도 생산하지만 건축외장재로써의 기능이 더욱 중요하게 부각되는 설비다. 소비자들이 건축외장재 선택 시 중요하게 생각하는 요소 중 하나가 바로 브랜드이다. LG전자라는 브랜드를 통해 소비자에게 충분한 신뢰를 제공한다는 점은 BIPV 경쟁에서 한발 앞서나갈 수 있는 중요한 요인이라고 생각한다.

또한, 제품이 보여주는 발전량의 차이도 높은 경쟁력 중 하나로 작용한다. 제로에너지건축물 인증을 위한 에너지 자립률 확보는 태양광 모듈의 실발전량 수준을 반영하기 때문에, 앞으로는 BIPV의 발전효율이 중요해질 것이다. 동일한 용량의 BIPV를 설치한다고 가정했을 때 LG전자의 BIPV_AC는 세계 최고 효율의 셀인 백컨택셀을 사용하고 있으며, 마이크로 인버터 기술을 적용해 음영에 의한 발전량 저하를 최소화했다. 따라서 동일한 면적에 설치하더라도 타사 제품 대비 더욱 높은 에너지 자립률을 달성할 수 있다.

향후 BIPV 시장 전망 및 이에 대한 LG전자의 계획은?

앞으로는 단순히 건물에서 생성된 전기를 송전 받아 사용하는 것이 아닌, 건물 자체가 발전기능을 갖춰 자체적인 에너지 생산, 소비가 진행되는 건물에 대한 수요가 증가할 전망이다. 그린뉴딜 추진 등 정부 정책에 힘입어 이러한 추세는 더욱 가속화될 것이라고 판단하고 있다.

이에 LG전자는 기존 사업본부 내에 구축돼 있는 건물에너지 관리 솔루션(BEMS)과 BIPV_AC를 결합한 시스템 개발도 추진 중이며, 투명 디스플레이와 태양전지가 결합된 형태의 미디어 파사드도 기술개발에도 노력을 기울이고 있다. 자사가 보유한 고효율 태양전지 기술과 외관구현 기술을 접목한 BIPV_AC 제품으로 지속적으로 경쟁력을 확보, 확대할 계획이다. 나아가 단순히 BIPV_AC 제조에서만 끝나지 않고, 제조부터 설치, 시공까지 관리하는 BIPV_AC 토털솔루션을 개발하기 위한 역량을 확보하는데 집중하고 있다.

[정한교 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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