태양전지, 이제 신문처럼 순식간에 만들 수 있다고?

 

 

 

이번 호 마감은 유독 늦게 마쳤습니다. 새벽 2시, 건물 앞 뒤 출입문이 다 잠기는 시간. 이때는 어쩔 수 없이 주차장으로 내려가 차가 오르는 길로 올라가야 합니다.

“부우웅~”

제 앞으로 신문을 높다랗게 실은 커다란 화물 트럭이 지나갔습니다. 몇 시간 뒤면 집집마다 따끈따끈한 소식이 실린 저 신문들이 하나씩 놓이겠지요?

 

 

 

 

 

어린 시절, 신문이 어떻게 우리 집까지 오는지 궁금했던 적이 있었습니다. 과정도 과정이지만, 빠른 속도도 신기했지요. TV나 라디오는 방금 들어온 소식이라 하더라도 전파를 통해 바로 내 보낼 수 있지만 신문 같은 경우에는 종이에 인쇄해서 배달해야 하잖아요. 이 궁금증에 대한 답은 제가 회사에 들어온 뒤에야 알 수 있었습니다. 첫 마감을 한 날, 편집장님을 따라 잡지를 인쇄하는 업체에 갔습니다. 인쇄소에는 윤전기라는 인쇄기계가 있었습니다. 처음 윤전기를 보고, 그 크기에 잠시 당황했지요. 그 높이가 적어도 3층 건물만 했거든요.

 

 

▲ 윤전기에 종이를 끼우고 인쇄가 시작되기를 기다리고 있습니다.

 

 

 

윤전기의 크기만큼이나 윤전기에 끼우는 종이의 크기도 엄청났습니다. 크기 때문에 처음에 종이인줄 몰랐지만, 인쇄소 바닥에 쌓여 있는 커다란 롤이 바로 종이더라고요. 종이 한 롤의 무게는 자그마치 1톤 정도 된다고 합니다. 또 그 길이가 1만 4,000m나 된다고 하네요. 이 종이 한 롤로 신문을 약 2만 5000부 정도 만들 수 있다고 합니다.

 

 

▲ 윤전기가 작동을 시작하니 빠른 속도로 잡지가 쏟아져 나옵니다

 

 

 

크기보다 더 놀라운 것은 바로 윤전기의 속도였습니다. 비행기가 지나가는 것 같은 엄청난 굉음이 시작되고 얼마 지나지 않아, 어느새 저희 잡지의 일부분이 콸콸 쏟아져 나오고 있었습니다. 정말이지 윤전기가 잡지를 뱉어내는 것 같았습니다. 처음에는 잡지가 빨리 나오는 것이 신기해 쳐다보고 있었지만, 곧 눈앞이 어질 거려서 더 보기가 어렵더군요. 실제로 윤전기가 돌기 시작하면 잡지가 나오는데 걸리는 시간은 2분도 채 안 된다고 합니다. 인쇄하는 과정이 꽤 다양할 텐데 정말 빠르지 않나요?     

 

 

▲ 인쇄를 마치고 제본을 하면 책이 완성된답니다.

 

 

 

그런데 윤전기로 찍을 수 있는 것은 신문이나 잡지 같은 매체뿐 아닙니다. 최근에는 태양전지도 이런 윤전기로 찍어 만들 수 있는 기술이 개발되었다고 합니다. 물론 태양전지를 만들 때 쓰는 윤전기가 인쇄소에서 볼 수 있는 것과 같은 윤전기는 아닙니다. 방식이 비슷할 뿐이죠. 윤전기에서 신문을 인쇄하듯 롤에서 롤로 필름을 흘려보내며 표면에 전기적 특성을 가진 다양한 잉크를 인쇄하는 기술을 롤투롤(roll-to-roll) 기술이라고 합니다. 한국기계연구원의 김인영 선임연구원 연구팀은 펨스와 공동으로 이 롤투롤 기술을 이용해 휘어지는 태양전지를 대량 생산하는 방법을 개발했다고 지난 6월 11일 발표했습니다.

 

 

▲ 한국기계연구원에서 태양전지를 찍을 때 쓰는 장비입니다. 인쇄기처럼 보이지 않나요?

 

 

 

롤투롤 기술을 이용해 태양전지를 만들면, 공정이 간단하고 초기 투자비가 적게 든다는 장점이 있습니다. 또 신문만큼이나 빠르게 대량생산할 수 있는 방법이기도 하지요. 이번에 롤투롤 기술을 이용해 만든 태양전지의 모듈 효율은 일반적으로 사용하는 유기 태양전지 소재(P3HT:PC60BM) 기반에서 약 2%대라고 합니다. 연구진은 이 효율이 세계적 연구그룹인 덴마크 국립에너지연구소(RISO-DTU)와 대등한 수준이라고 설명했지요.

연구진의 이번 성과는 공정을 개발한 것 뿐이 아닙니다. 기존의 투명전극인 인듐산화물전극(ITO)을 대체하는 ‘롤투롤 인쇄 메탈 그리드 메시 전극’을 자체 개발했지요. 메탈 그리드 메시는 은과 같은 금속재료를 잉크로 만들고, 이를 격자나 벌집모양으로 인쇄하는 기술입니다. 셀 효율은 2.81%, 모듈 효율은 1.84%나 된다고 하네요. 연구진은 이 인듐산화물전극 대체 투명전극 제작 기술과 초미세 인쇄 및 코팅 공정 기술을 이용해 롤투롤 태양전지를 상용화하는데 매진할 계획이라고 앞으로의 계획을 밝혔습니다.

 

 

 

 

이제 신문이 윤전기에서 인쇄되어 나오듯, 태양전지도 콸콸 인쇄되어 나오는 날이 오는 걸까요? 그리고 간편하게 태양전지를 둘둘 말아 트럭에 싣겠지요? 신문만큼이나 높이 태양전지를 가득 실을 큰 트럭이 전국으로 태양전지를 배송할 날을 기대해 봅니다. 

 

 

 

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