한국세라믹기술원(원장 정연길) 정현성·허수원·정현진 박사 연구팀이 환경부의 '미래발생 폐자원의 재활용 촉진 기술 개발사업'을 통해 태양광 폐패널 자원 회수 기술 및 전처리 자동화 기술을 본격적으로 개발한다.
무한한 에너지원인 태양광을 전기로 만드는 태양전지는 화석연료 대비 kWh당 생성되는 이산화탄소를 크게 줄일 수 있는 점에서 2050 탄소중립의 이산화탄소 배출량 감축목표에 부합하는 에너지 기술로 각광받고 있다.
그러나 태양광 패널의 기대수명은 20년 내외로 오는 2050년에는 11만 5250톤의 폐패널이 발생할 것으로 예상되며, 2023년 태양광 폐패널의 생산자 책임 재활용 제도가 도입이 되므로 기존 자원 회수 기술의 향상이 필요하다.
생산자 책임 재활용 제도는 생산자는 수거, 운송 등의 재활용 체계를 구축하여 환경부가 부여하는 재활용 의무율 만큼의 폐패널을 친환경적으로 재활용해야 한다. 태양광 패널은 70%의 유리, 알루미늄, 플라스틱, 은 등으로 구성돼 있으며, 그 중 약 96%가 재활용이 가능하다.
현재, 태양광 폐패널의 재활용 공정은 폐패널을 파쇄해 원료를 분리하기 때문에 원재료 분류과정이 복잡하고 순도를 높이기 위해 화학물질을 사용하거나 고온의 열처리 과정을 거쳐야하므로 에너지 소비량이 높고 친환경적이지 못했다.
이를 극복하기 위해, 한국세라믹기술원과 ㈜리셋컴퍼니는 펄스 레이저 광환원 기술을 활용해 은, 실리콘 등과 같은 자원을 고순도로 회수하는 기술을 개발하고 태양광 폐패널을 손상없이 분리하는 통합 자동화 시스템을 2024년까지 개발할 예정이다.
펄스 레이저 광환원 기술은 레이저 파장의 정밀한 조절을 통해 용액 속에 존재하는 원하는 금속 이온만을 나노입자 상태로 추출할 수 있는 기술로 은과 같은 금속은 0.0001%까지 회수가 가능하다.
세라믹기술원은 보유하고 있는 펄스 레이저 광환원 기술을 응용해 태양광 폐패널을 복잡한 분류과정과 화학공정 없이 부산물도 발생하지 않는 친환경 회수 기술을 개발하고 순도 99.9999% 이상의 재생 실리콘 잉곳을 일일 50kg 이상 생산을 목표로 하고 있으며, ㈜리셋컴퍼니는 일일 10톤 이상을 처리할 수 있는 폐패널 분리 자동화 시스템을 개발을 진행한다.
기술이 개발돼 적용되면 태양광 폐패널에서 은 97% 및 실리콘 95% 이상의 자원이 회수되돼 재활용될 수 있으며, 순도도 높아 활용가치가 높아 다양한 업사이클링 제품을 생산할 수 있다.
정현성 박사는 "한국세라믹기술원이 보유하고 있는 펄스 레이저 광환원 기술은 다양한 분야에 응용해 자원을 회수할 수 있는 친환경 기술이다"며, "사회적문제인 태양광 폐기물의 친환경 처리 기술 및 시스템을 통해 지자체와 연계한 사업으로 신규 시장 창출을 기대할 수 있다"고 밝혔다.
